MoO-,2-，CeO-,2-金屬氧化物納米材料及AlPO-,4--5分子篩單晶的合成與表征.pdf

1、金屬氧化物納米材料具有一系列新奇的物理和化學(xué)特性，在陶瓷、電子、化工、光學(xué)、生物及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，特別是具有中空和介孔納米結(jié)構(gòu)的材料在以上各領(lǐng)域更具有獨(dú)特的應(yīng)用。因此，具有中空和介孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物納米材料的制備和表征成為當(dāng)前材料科學(xué)中非常活躍的研究領(lǐng)域。本論文綜述了納米金屬氧化物的用途以及納米金屬氧化物的制備方法，綜述了氧化鉬材料和二氧化鈰材料以及磷酸鋁分子篩的用途和研究狀況。 本論文采用反應(yīng)條件溫和的水熱合成方

2、法，將納米單元自組裝成為更大尺度的中空或介孔結(jié)構(gòu)的納米材料，制備了具有中空結(jié)構(gòu)的MoO2材料和介孔納米結(jié)構(gòu)CeO2材料以及AlPO4-5分子篩大單晶。本文主要做了以下三個(gè)方面的工作。第一：合成了MoO2空心球 (1)本文采用水熱合成法，以鉬酸銨為鉬源，用乙醇作還原劑，采用一系列陽離子表面活性劑作結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，在180℃的水熱條件下反應(yīng)6天，合成了由尺寸是在20-30nm的單晶顆粒組成的MoO2空心球。通過對MoO2空心球焙燒處理，

3、制備出由短棒組成的α-MoO3空心球。用Kirkendall效應(yīng)解釋MoO2空心球的形成機(jī)理。 (2)以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，考察了在系列不同溫度下的合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論了反應(yīng)溫度對MoO2形貌的影響。實(shí)驗(yàn)表明，在150℃時(shí)，得到的產(chǎn)品是由長度在500μm的單晶棒組成的束；當(dāng)溫度升至160℃時(shí)，得到的產(chǎn)物是尺寸在20-30μm的微米棒；在溫度為170℃時(shí)，得到的是實(shí)心球；溫度為190℃時(shí)，得到直徑約在2μm

4、左右的空心球?？梢娝疅岱磻?yīng)溫度對產(chǎn)品的形貌有著很重要的影響。 (3)在不同的反應(yīng)時(shí)間下，得到的產(chǎn)物其形貌和結(jié)構(gòu)逐漸變化：反應(yīng)時(shí)間為1天時(shí)，產(chǎn)品中塊狀產(chǎn)物(鉬酸鹽)占主要地位，還有少量的球形鉬酸鹽，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加至4天時(shí)，產(chǎn)物的形貌經(jīng)歷了實(shí)心球-帶孔的實(shí)心球-空心球的變化。 (4)不同表面活性劑對產(chǎn)物的形貌也具有很重要的影響。在陽離子表面活性劑的作用下，得到的是MoO2空心球；在陰離子表面活性劑的作用下，得到的是一些細(xì)

5、小的不規(guī)則的MoO2顆粒；在非離子表面活性劑的作用下也是一些MoO2小的實(shí)心球顆?；蛘呤且恍┎灰?guī)則的大顆粒。 (5)不同結(jié)構(gòu)的醇作為還原劑，對樣品的形貌也有很大影響。正丙醇作用下，樣品的形貌是外面一層球殼包裹著的實(shí)心球；在正辛醇的作用下，得到的是細(xì)小的不規(guī)則顆粒；在聚乙二醇-400的作用下，得到的是一些不規(guī)則的大顆粒，顆粒尺度大約在3μm左右；在乙二醇，正丁醇，正戊醇，四氫糠醇和苯甲醇的作用下，得到的樣品是實(shí)心球。 第二

6、：制備了介孔結(jié)構(gòu)CeO2納米材料 以氯化亞鈰為鈰源，在草酸鈉為沉淀劑，用不同的氨基酸為添加劑，在160℃的水熱條件下，合成了具有特定形貌的具有高比表面積的介孔CeO2，實(shí)驗(yàn)表明氨基酸的種類和濃度能有效的調(diào)控CeO2材料的形貌和結(jié)構(gòu)。 (1)在谷氨酸，谷氨酰胺，精氨酸，甘氨酸的作用下，合成出的介孔結(jié)構(gòu)的CeO2納米材料具有多晶棒組成的束狀、啞鈴狀、球狀或刺猬狀的特定形貌，樣品的形貌隨著氨基酸濃度的變化而變化。得到的樣品具有

7、較高的比表面積，在谷氨酸的作用下得到樣品的比表面積約為127m2/g；在谷氨酰胺的作用下，得到樣品的比表面積約為120m2/g。 (2)在天門冬氨酸的作用下，樣品的形貌隨著天門冬氨酸濃度的變化而發(fā)生變化。隨著天門冬氨酸濃度的增加，樣品的形狀由棒的聚集體轉(zhuǎn)化為棒和球的混合體，最后轉(zhuǎn)化為球狀形貌。隨著天門冬氨酸濃度的增加，樣品的比表面積越來越小。 (3)在絲氨酸的作用下，樣品的形貌主要為棒組成的束狀，隨著絲氨酸濃度的增加，樣

8、品的形貌由規(guī)則的束變?yōu)椴灰?guī)則的束，然后變化為棒和球形顆粒。絲氨酸能夠有效地調(diào)控CeO2的形貌和結(jié)構(gòu)。 第三：合成了高質(zhì)量AlPO4-5分子篩大單晶 以擬薄水鋁石作為鋁源，正磷酸為磷源，正三丙胺作模板劑，采用水熱法合成了AlPO4-5分子篩。在不同的反應(yīng)物配比、溫度以及晶化時(shí)間條件下，得到了不同尺寸大小的AlPO4-5分子篩單晶。實(shí)驗(yàn)表明，反應(yīng)物質(zhì)的摩爾比為A12O3∶P2O5∶TPA∶C2H5OH∶H2O∶HF=1∶1.