溶液燃燒合成多孔過渡金屬氧化物功能粉體.pdf

1、傳質(zhì)和界面電荷傳輸是能量存儲(chǔ)、氣敏、催化等應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。多孔材料可提供大的比表面積和豐富的傳質(zhì)通道，應(yīng)用于上述領(lǐng)域時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。然而，目前絕大多數(shù)制備多孔材料的方法均依賴于模板的輔助，制備過程復(fù)雜、能耗高、周期長。另外，常規(guī)模板法對許多因素敏感，因而對操作環(huán)境和操作要求高，進(jìn)一步增加了制備成本。因此，發(fā)展一些簡單、快速、低成本制備多孔材料的方法具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　溶液燃燒法是一種簡單的制備金

2、屬氧化物的方法，利用反應(yīng)自身釋放的熱量維持反應(yīng)的進(jìn)行，因而具有節(jié)能、快速的優(yōu)點(diǎn)，成為低成本制備方法的理想選擇之一。但現(xiàn)有溶液燃燒存在“燃燒過程可控性差”和“產(chǎn)物形貌可控性差”兩大缺點(diǎn)。針對上述缺點(diǎn)，本文主要致力亍對溶液燃燒過程的改性。同時(shí)，以高性能功能材料研發(fā)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)一些具有特殊納米結(jié)構(gòu)的多孔過渡金屬氧化物粉末。論文基于溶液燃燒過程發(fā)展了一些全新的簡單、快速、無模板、低成本制備多孔過渡金屬氧化物粉末的通用方法，所得到的材料用于鋰離子

3、電池、氣體傳感器、催化劑時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。主要研究結(jié)果有:
　　(1)采用溶液燃燒法結(jié)合后續(xù)熱處理制備了單相La4Ni3O10層狀鈣鈦礦粉末，后續(xù)熱處理所需溫度和時(shí)間均低于其他制備技術(shù)，充分展示了溶液燃燒法制備難合成物質(zhì)的優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)，La4Ni3O10粉末在常溫常壓、無光照條件下即可降解有機(jī)染料廢水。
　　(2)針對溶液燃燒的燃燒模式難以控制和改變的特點(diǎn)，通過在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)體系中添加NaF控制燃燒模式，研發(fā)了一種全新的燃

4、燒模式——噴發(fā)燃燒。這種噴發(fā)燃燒過程得到的產(chǎn)物具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極時(shí)具有比傳統(tǒng)溶液燃燒所得材料更優(yōu)異的性能。該燃燒模式具有較好的通用性，可應(yīng)用于Ni-O、Ni-Co-O、Co-O、La-O、Ni-Co-O、Zn-Co-O、La-Ni-O等氧化物體系。
　　(3)在絡(luò)合物燃燒/分解體系中，以水合肼作為燃料和絡(luò)合劑，以硝酸鹽為氧化劑，額外引入醋酸鹽作為氣化劑，研發(fā)了一種一步燃燒合成大孔金屬氧化物的通用技術(shù)，在該制備

5、過程中多孔結(jié)構(gòu)和氧化物的晶格一步形成，不需要模板/表面活性劑，制備過程簡單快速。產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)、孔尺寸分布及整體框架結(jié)構(gòu)（二維或三維結(jié)構(gòu)）可控。制備的大孔NiO/Ni作為鋰離子電池負(fù)極時(shí)具有優(yōu)異的電化學(xué)性能;制備的珊瑚狀大孔/介孔多級結(jié)構(gòu)ZnO具有優(yōu)異的氣敏特性。
　　(4)通過選擇適當(dāng)?shù)娜剂虾涂刂迫剂?硝酸鹽的比例，可大大降低燃燒的劇烈程度，得到一種非晶的金屬絡(luò)合物。將該絡(luò)合物在空氣中熱處理或室溫下與雙氧水反應(yīng)，可以得到高比表面積