鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復合材料的制備、表征及應用研究.pdf

1、博士學拉I丈鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復合材料的制備、表征及應用研究作者：馬娟娟指導教師：許興友教授童志偉教授南京理工大學2012年10月博士論文鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復合材料的制備、表征及應用研究摘要無機層狀化合物由于其離子交換能力和可溶脹性，可以使不同的客體分子（包括有機、無機和有機金屬化合物等）進入層空間，而層板的基本結構不會被破壞。通過插層組裝方式設計層狀納米復合材料，主要是基于將客體分子的化學、光學、電學、磁學等功能性質(zhì)與無機主體

2、材料的結構、機械和熱穩(wěn)定性等結合，被認為是制備納米復合材料的最有前途的方法之一。層狀納米復合材料為構筑光電納米器件、化學或生物傳感器提供了新材料體系，在分子識別和催化等領域都有廣闊的應用前景。本文以陽離子型無機層狀化合物（鈮酸鹽、鈦酸鹽、鈮鈦酸鹽以及(X磷酸鋯等）為主體，以水溶性金屬卟啉衍生物、導電聚合物以及色素等為客體，制備了多種新型層狀納米復合材料，利用XRD、IR、元素分析、UVvis等手段對制得的納米復合材料進行結構、形貌和性質(zhì)

3、分析，并研究了這些復合材料在電催化、化學催化、發(fā)光、光催化等方面的應用。以半導體層狀化合物K4Nb6017、K2Ti409和KTiNb05為主體材料，采用客體客體交換法成功地將水溶性金屬卟啉衍生物陽離子MtTMPyP(Mt=Mn、Fe、Co)引入層間。根據(jù)XRD結果分析，并結合金屬卟啉衍生物的分子尺寸，可以推測客體分子在主體材料層間均以單層傾斜方式緊密堆積。通過簡單的滴涂法，制得了插層復合材料薄膜修飾玻碳電極。循環(huán)伏安測試表明修飾電極具

4、有良好的電化學活性，在中性緩沖溶液中能夠催化氧氣還原。以環(huán)烯烴環(huán)氧化為探針，考察了制得的系列金屬卟啉衍生物插層納米復合材料的催化性能。盡管與金屬卟啉均相催化體系相比，非均相體系中底物的轉化速度要慢一些，但選擇性明顯提高，這主要是由于主體層板提供的二維納米反應器為底物的選擇性氧化提供了理想的反應場。在九種層狀復合材料中，MnTMPyPNb6On和CoTMPyPNb6017的催化活性最高，循環(huán)使用多次后催化活性未見降低。釆用原位聚合的方法成

5、功地制備了聚苯胺插層鈮鈦酸鹽（PANITiNb05)和聚吡咯插層鈮酸鹽（PPyNb6017)納米復合材料?；赬RD分析結果，對單體在層間的排列方式和原位聚合機理進行了推測。在HC1溶液中，PANITiNb05薄膜修飾玻碳電極的循環(huán)伏安曲線呈現(xiàn)兩對氧化還原峰，分別對應于PANI的還原態(tài)形式向半氧化半還原態(tài)鹽形式的轉化以及半氧化半還原態(tài)鹽形式向氧化態(tài)形式的轉化。在LiC104水溶液中，PPyNb6Ol7修飾電極的循環(huán)伏安曲線呈現(xiàn)一對可逆的