水滑石向復(fù)合金屬氧化物的轉(zhuǎn)晶機(jī)制及其相關(guān)產(chǎn)物性能研究.pdf

1、由層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物材料(layered double hydroxides,簡(jiǎn)稱(chēng)LDHs,又叫類(lèi)水滑石)在高溫氧化條件下轉(zhuǎn)化所得復(fù)合金屬氧化物材料(Mixed Metal Oxides,簡(jiǎn)稱(chēng)MMO)在催化、磁學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在由LDHs向MMO轉(zhuǎn)化過(guò)程中,材料的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成及宏觀形貌等發(fā)生一系列規(guī)律變化；同時(shí),材料的最終性能也是與上述結(jié)構(gòu)及物相變化密切相關(guān)的。本論文圍繞LDHs材料高溫轉(zhuǎn)晶機(jī)制及所形成MM

2、O材料的相界面處相互耦合作用導(dǎo)致性能的一系列變化開(kāi)展基礎(chǔ)研究。針對(duì)目前該領(lǐng)域中的科學(xué)問(wèn)題,首先選取ZnAl-LDHs為前驅(qū)體,系統(tǒng)研究了其在高溫轉(zhuǎn)晶過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)及物相變化,并提出相關(guān)LDHs向MMO的轉(zhuǎn)晶機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,分別研究了MMO材料中不同物相界面處的耦合作用對(duì)最終性能的影響。此外,針對(duì)LDHs材料在光催化領(lǐng)域的爭(zhēng)議,探討了其去除有機(jī)染料分子中的真實(shí)因?yàn)?。本研究工作可望為深入理解LDHs高溫轉(zhuǎn)晶過(guò)程及基于實(shí)際需要對(duì)MMO材料

3、進(jìn)行構(gòu)筑并對(duì)最終性能進(jìn)行調(diào)控奠定一定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和研究結(jié)果如下:
　　 首先,針對(duì)LDHs在高溫氧化條件下的轉(zhuǎn)晶機(jī)制這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,以ZnAl-LDHs為前驅(qū)體,采用包括高分辨投射電鏡在內(nèi)的多種表征手段對(duì)其向最終ZnO／ZnAl2O4納米復(fù)合材料的轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行研究。結(jié)果證實(shí),ZnAl-LDHs分別經(jīng)歷了水滑石結(jié)構(gòu)破壞與ZnO成核、ZnO的取向生長(zhǎng)與.ZnO／ZnAl2O4復(fù)合材料形成的三個(gè)階段

4、。在此基礎(chǔ)上,提出了相關(guān)的LDHs向MMO的轉(zhuǎn)晶機(jī)制,同時(shí),該機(jī)制被證明具有良好的普適性。
　　 其次,基于LDHs向MMO轉(zhuǎn)化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)特征,研究了ZnO／ZnAl2O4復(fù)合納米材料的光催化性能。經(jīng)高溫轉(zhuǎn)化后,在ZnAl2O4和ZnO相界面處形成了納米異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)；因此兩種半導(dǎo)體物相間存在較強(qiáng)耦合作用,有利于分離光生電子一空穴對(duì),從而與單相ZnO材料相比,所得ZnO／ZnAl2O4復(fù)合納米材料具有更高的光催化活性。
　

5、　 第三,針對(duì)納米磁性粒子存在的“超順磁限制”問(wèn)題,以NiFe-LDHs為前體,在高溫條件下利用LDHs的拓?fù)湫?yīng)制備得到NiO／NiFe2O4納米復(fù)合材料。NiO和NiFe2O4相界面處較強(qiáng)的鐵磁／反鐵磁相互耦合作用有效提高了NiFe2O4納米粒子的磁熱穩(wěn)定性。與相同粒徑的NiFe2O4粒子相比,NiO／NiFe2O4納米復(fù)合材料中的NiFe2O4的截止溫度(TB)提高了200 K以上。
　　 本論文最后針對(duì)LDHs材料在去