鈷基氧化物納米陣列的合成與催化性質(zhì)研究.pdf

1、多相催化劑的結(jié)構(gòu)化（整體式）設(shè)計做為工業(yè)催化劑的一個發(fā)展方向，受到材料、催化工作者的廣泛關(guān)注。結(jié)構(gòu)有序的納米陣列，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，一直是納米材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本論文提出以有序納米陣列作為結(jié)構(gòu)化催化劑的研究思路，圍繞鈷基金屬氧化物納米陣列的合成及其在催化領(lǐng)域的應(yīng)用展開一系列研究工作。通過對合成工藝的優(yōu)化，制備了一系列具有不同優(yōu)勢晶面、不同尺寸的鈷基金屬氧化物納米陣列，探討了各反應(yīng)參數(shù)對納米陣列形貌的影響規(guī)律;發(fā)展了一種多級結(jié)

2、構(gòu)鈷基金屬氧化物納米陣列的合成方法，研究了其生長機(jī)理。將納米陣列作為結(jié)構(gòu)化催化劑應(yīng)用到苯乙烯催化氧化反應(yīng)并研究了其催化性質(zhì)，探索了其尺寸、優(yōu)勢晶面與催化劑性能之間的關(guān)系。為無機(jī)功能納米材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路。
　　 主要的研究工作及結(jié)果如下:
　　 1、采用水熱法合成了大面積結(jié)構(gòu)有序的具有大比例高活性晶面優(yōu)先取向的鈷鐵氧化物納米陣列，并將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化催化劑。通過調(diào)控反應(yīng)條件，在水熱條件下成功在鐵基底上生長了

3、鈷鐵水滑石，之后以水滑石片為媒介在其上外延生長了鐵取代的堿式碳酸鈷納米線，最后經(jīng)高溫焙燒得到多級Co3-xFexO4納米陣列。鈷鐵氧化物納米陣列主要暴露高活性的{112}晶面，因此對于苯乙烯的催化氧化有很高的活性（轉(zhuǎn)化率92％）和苯甲醛選擇性(64.6％)。此外，它具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能，使其有望成為實(shí)用的結(jié)構(gòu)化催化劑材料。
　　 2、通過簡單的水熱方法和煅燒處理制備了多級Co3O4納米片@納米線陣列。多級Co3O4納米片@納米

4、線陣列從下到上包括泡沫Ni、Co3O4納米片、Co3O4納米線三級結(jié)構(gòu)。通過多級陣列在不同反應(yīng)時間的形貌演變過程研究了其生長機(jī)理。通過苯乙烯的催化氧化反應(yīng)對其催化活性進(jìn)行了研究。
　　 3、采用水熱法成功的在多種不同基底上合成了多種形貌和結(jié)構(gòu)的Co3O4納米陣列。研究了絡(luò)合劑、濃度、反應(yīng)溫度、時間等參數(shù)對納米陣列形貌的影響規(guī)律，從而通過控制反應(yīng)參數(shù)合成特定形貌的Co3O4納米陣列。通過SEM和XRD對其晶體結(jié)構(gòu)和生長機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)