特殊結構納米材料的制備與性能研究——梭形CeO2、核殼Fe3O4-C-TiO2及中空C-TiO2.pdf

1、制備具有特殊結構的納米材料是當今材料科學研究的熱點和難點之一，材料的性質不僅取決于材料的化學組成，也取決于材料各組分的凝聚態(tài)結構。相對于塊體材料來說，具有特殊結構的納米材料具有獨特的光、電、磁及催化等性能。本論文主要研究了梭形CeO2、核殼結構Fe3O4/C/TiO2和中空結構C/TiO2三種納米材料的制備方法及性能。主要結論如下：
　　（1）以Ce(NO3)3·6H2O為鈰源，尿素為沉淀劑，在120℃的條件下通過水熱反應8h，用

2、一步法制得了具有梭形的單晶Ce(OH)CO3。在實驗過程中并未添加穩(wěn)定劑及模板。然后將Ce(OH)CO3煅燒后得到的CeO2仍然為梭形并具有單晶結構。在實驗中發(fā)現(xiàn)反應溫度及Ce(NO3)3·6H2O的濃度對Ce(OH)CO3的形貌有重要影響，結果表明隨著反應時間的進行產(chǎn)物逐漸變?yōu)橹虚g粗兩端尖的梭形Ce(OH)CO3。而隨著反應物濃度的逐漸增加，產(chǎn)物表面會變得極其不光滑，并伴有大量的球形產(chǎn)物出現(xiàn)。同時也對梭形Ce(OH)CO3的生長機理進

3、行了初步的探討。另外以單晶的梭形CeO2為催化劑，測試了其對CO的催化氧化性能。結果表明當溫度升溫到190℃時，CO的轉化率為66.06％。當溫度升溫至220℃時，CO的轉化率已經(jīng)可以達到了95%，表現(xiàn)出了良好的催化性能。
　?。?）通過水熱法制備了磁載光催化劑Fe3O4/C/TiO2。通過SEM和TEM可以觀察到制備的Fe3O4/C具有明顯的核殼結構，其中殼層C厚度大約為50nm，而制備的Fe3O4/C/TiO2粒徑大約為325

4、nm，比純的Fe3O4微球要大65nm。同時通過對產(chǎn)物進行了UV-Vis、振動樣品磁測計等性能分析。結果表明制備的磁載光催化劑Fe3O4/C/TiO2在紫外和可見光區(qū)范圍內都有較強的吸收。并且產(chǎn)品的磁飽和強度值為38.8 emu/g，剩磁為6.5emu/g，矯頑力為73Oe，這些顯示了產(chǎn)品具有很好的順磁性，這可以降低光催化劑重復使用的回收費用。同時也對C包覆Fe3O4、TiO2包覆Fe3O4/C的實驗機理進行了初步探討。
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5、）通過與Fe3O4/C/TiO2相同的制備方法得到了SiO2/C/TiO2，然后通過使用HF酸將SiO2除去，即可得到空心的C/TiO2。通過SEM和TEM可以觀察到得到的C/TiO2的粒徑大約為500nm，并且具有明顯的空心結構，殼層厚度為70nm。從XRD圖中可以看到SiO2的衍射峰消失，表明SiO2被完全除去。同時還研究了葡萄糖添加量對制備的SiO2/C的影響。在實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著添加葡萄糖量的增加，產(chǎn)物的殼層厚度也隨著增加，但是產(chǎn)