特殊結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的納米材料是當(dāng)今材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一，材料的性質(zhì)不僅取決于材料的化學(xué)組成，也取決于材料各組分的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。相對(duì)于塊體材料來(lái)說(shuō)，具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料具有獨(dú)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(jié)構(gòu)Fe3O4/C/TiO2和中空結(jié)構(gòu)C/TiO2三種納米材料的制備方法及性能。主要結(jié)論如下：
　?。?）以Ce(NO3)3·6H2O為鈰源，尿素為沉淀劑，在120℃的條件下通過(guò)水熱反應(yīng)8h，用

2、一步法制得了具有梭形的單晶Ce(OH)CO3。在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度及Ce(NO3)3·6H2O的濃度對(duì)Ce(OH)CO3的形貌有重要影響，結(jié)果表明隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)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(yīng)物濃度的逐漸增加，產(chǎn)物表面會(huì)變得極其不光滑，并伴有大量的球形產(chǎn)物出現(xiàn)。同時(shí)也對(duì)梭形Ce(OH)CO3的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)

3、行了初步的探討。另外以單晶的梭形CeO2為催化劑，測(cè)試了其對(duì)CO的催化氧化性能。結(jié)果表明當(dāng)溫度升溫到190℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為66.06％。當(dāng)溫度升溫至220℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)可以達(dá)到了95%，表現(xiàn)出了良好的催化性能。
　?。?）通過(guò)水熱法制備了磁載光催化劑Fe3O4/C/TiO2。通過(guò)SEM和TEM可以觀(guān)察到制備的Fe3O4/C具有明顯的核殼結(jié)構(gòu)，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(shí)通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了UV-Vis、振動(dòng)樣品磁測(cè)計(jì)等性能分析。結(jié)果表明制備的磁載光催化劑Fe3O4/C/TiO2在紫外和可見(jiàn)光區(qū)范圍內(nèi)都有較強(qiáng)的吸收。并且產(chǎn)品的磁飽和強(qiáng)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(fù)使用的回收費(fèi)用。同時(shí)也對(duì)C包覆Fe3O4、TiO2包覆Fe3O4/C的實(shí)驗(yàn)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
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5、）通過(guò)與Fe3O4/C/TiO2相同的制備方法得到了SiO2/C/TiO2，然后通過(guò)使用HF酸將SiO2除去，即可得到空心的C/TiO2。通過(guò)SEM和TEM可以觀(guān)察到得到的C/TiO2的粒徑大約為500nm，并且具有明顯的空心結(jié)構(gòu)，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(shí)還研究了葡萄糖添加量對(duì)制備的SiO2/C的影響。在實(shí)驗(yàn)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)