介孔二氧化硅復(fù)合材料與銅屬納米材料的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、介孔材料由于具有很高的比表面和孔洞率，孔壁上存在大量的不飽和鍵或懸空鍵而具有很高的活性，納米微粒的表面活性也很高，且具有很多不同于塊體材料的特性。將納米顆粒組裝到介孔固體中形成的介孔復(fù)合體，不但使納米微粒的許多特性得到充分的發(fā)揮，而且由于孔壁和納米微粒之間的相互作用，使復(fù)合體極易產(chǎn)生一些分散納米微粒和介孔固體本身所不具備的物性。因此探索一種操作性強(qiáng)，對分散納米粒子易于控制的制備方法對介孔復(fù)合體乃至納米粒子的物性的全面考察都有著重要的意義

2、。有鑒于此，本文主要做了以下幾方面的工作： 1．將sol-gel過程和γ-射線輻照相結(jié)合發(fā)展了一種制備介孔復(fù)合體的新方法，成功合成了納米Cu/SiO<,2>及Cu<,2>O/SiO<,2>介孔復(fù)合體，并用XRD，電鏡(TEM)，XPS和紫外一可見光吸收測量等對復(fù)合體進(jìn)行了表征，揭示了SiO<,2>基質(zhì)對介孔中Cu微粒光學(xué)性質(zhì)的影響，并將處理金屬微粒光學(xué)性質(zhì)的經(jīng)典理論與量子效應(yīng)相結(jié)合并借助于X-射線光電子能譜(XPS)對Cu/Si

3、O<,2>介孔復(fù)合體的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析和討論，說明了材料的光學(xué)性質(zhì)是Cu納米粒子內(nèi)在的量子尺寸效應(yīng)和外在基質(zhì)的影響(通過界面相互作用)共同調(diào)制的結(jié)果。 2．考慮到基底和金屬粒子之間的影響，將具有很好光學(xué)性質(zhì)的TiO<,2>引入到SiO<,2>基底中，制備了SiO<,2>-TiO<,2>復(fù)合薄膜，然后利用Gamma輻照和水熱還原的方法制備了不同的Cu/SiO<,2>-TiO<,2>介孔復(fù)合體，并且利用XRD，TEM，UV等對制備

4、的介孔復(fù)合體進(jìn)行了表征，結(jié)果證明，利用輻照方法制備的Cu/SiO<,2>-TiO<,2>介孔復(fù)合體中銅的粒徑更小，分散性更好，也更均勻。在對其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究后，證明不但基質(zhì)對金屬粒子的光學(xué)性質(zhì)有影響，且金屬粒子對基質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)也有影響。 3．通過兩步溶膠凝膠法成功制備了TiO<,2>/SiO<,2>介孔復(fù)合物，并且研究了在不同熱處理溫度下對甲基紅的光降解作用。隨著處理溫度的升高，催化性能先升高后由小幅的下降。與相同條件下制備的

5、Ti02粉體的催化性能相比，在低溫處理后，TiO<,2>/SiO<,2>介孔復(fù)合物的催化性能略小于TiO<,2>粉體，但在高溫處理后，TiO<,2>/SiO<,2>介孔復(fù)合物的催化性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于TiO<,2>粉體。因此，我們認(rèn)為兩步溶膠凝膠法制備的TiO<,2>/SiO<,2>介孔復(fù)合物可能在高溫條件下具有良好的催化性能。 4．利用抗壞血酸作為配位劑和還原劑，在表面活性劑PVP的輔助下，使用檸檬酸三鈉作為助發(fā)泡劑，制備出了具

6、有多孔結(jié)構(gòu)的四方柱狀結(jié)構(gòu)的銅納米棒，此種銅納米棒具有較大的比表面，可望在金屬催化性能上得到展示。 5．利用草酸作為沉淀劑，成功的制備了10-100nmCuO納米顆粒，并研究了其電化學(xué)性質(zhì)。第一次放電的時候粒子越小，比表面越大，放電容量就越高；而第二次放電過程中，粒子越小，放電容量就越低。而通過XRD和SEM對放電后樣品的研究證實(shí)，CuO顆?；径嫁D(zhuǎn)變?yōu)镃u顆粒，且得到的Cu顆粒的粒徑和制備出的CuO顆粒的粒徑基本一致，因此，我