基于碳球模板法的功能型納米材料的合成與應(yīng)用.pdf

1、本文以具有新穎形貌的三維納米材料的可控合成為目標(biāo)，以碳球?yàn)槟０?，通過改變合成方法、反應(yīng)介質(zhì)、模板預(yù)處理方法、添加表面活性劑等條件，制備了一系列具有花狀、三維立體狀、雙孔結(jié)構(gòu)等特殊形貌的納米材料，主要研究內(nèi)容如下：
　?、僖云咸烟菫樘荚?，水熱合成了表面具有大量親水基團(tuán)的碳球模板，考察了不同水熱時(shí)間以及不同的預(yù)處理方式對碳球的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著水熱時(shí)間的增長，碳球的直徑由300 nm增加到900 nm，且其生長過程遵循LaMer模

2、型。表面酸堿預(yù)處理，可改變碳球表面親水基團(tuán)的數(shù)量，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堿處理的碳球表面親水基團(tuán)增加，而用酸處理的碳球表面的親水基團(tuán)減少。
　?、谝蕴记蜃鳛槟０?，利用水熱/溶劑熱方法制備了兩種不同形貌的空心MgAl2O4納米球。當(dāng)溶劑是乙二醇時(shí)，納米球的制備反應(yīng)屬擴(kuò)散控制，獲得的MgAl2O4納米球?yàn)楸砻婀饣目涨蚪Y(jié)構(gòu)，而當(dāng)溶劑是水時(shí)，反應(yīng)屬動(dòng)力學(xué)控制，制得的納米球是表面花瓣?duì)畹目涨蚪Y(jié)構(gòu)，該花型空心納米球形貌均一，并且由于相互交錯(cuò)的納米片的組裝

3、使得其擁有比較高的比表面積（180 m2g-1）。以花型空心納米 MgAl2O4為載體制備的二氧化碳甲烷催化重整鎳基催化劑，表現(xiàn)出了優(yōu)異的反應(yīng)活性以及穩(wěn)定性。
　?、劾肅o2+處理的碳球，通過用簡單水熱法分別制備了具有三維海膽狀和珊瑚狀的Co3O4空心結(jié)構(gòu)。海膽狀 Co3O4由長度為2μm-4μm，寬度為10nm左右的一維納米線組裝而成，而珊瑚狀Co3O4由長度為200 nm-300 nm，寬度為40nm左右的一維納米棒組成。通

4、過簡單引入PVP可實(shí)現(xiàn)Co3O4從海膽形貌變化為珊瑚形貌，主要是由于PVP對Co2+有較強(qiáng)的絡(luò)合作用，降低了Co3O4成核速率。海膽狀以及珊瑚狀Co3O4都存在兩種孔徑的分布，即比例較高的大介孔(40nm)同時(shí)存在分布較為均一的小介孔(3nm)，并且均具有較高的比表面積。兩種材料作為光催化劑在光催化降解剛果紅的實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出較高的活性，特別是珊瑚狀 Co3O4在反應(yīng)150分鐘后，剛果紅的降解率達(dá)到了95％，較高的反應(yīng)活性主要是由于珊瑚狀

5、材料具有較高的比表面積，提高了和活性組分接觸的效率。在催化劑的循環(huán)實(shí)驗(yàn)中，兩種材料在循環(huán)使用四次后，均保持著較高的催化活性，說明這兩種材料作為光催化劑有著良好的穩(wěn)定性。
　?、芤蕴记蜃鳛槟０?，利用水熱法制備了具有雙孔結(jié)構(gòu)的微米 Mn2O3立方體。由納米顆粒組裝而成的雙孔結(jié)構(gòu)的 Mn2O3具有尺寸均一的介孔(24nm)，表面分布著大量的大孔(700nm)和高達(dá)6μm的粒徑。雙孔結(jié)構(gòu)的 Mn2O3在作為吸附劑吸附剛果紅的實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了