氧化鋁一維納米材料液相法制備研究.pdf

1、氧化鋁是一種非常重要的無(wú)機(jī)材料，其納米材料廣泛應(yīng)用于催化劑或催化劑載體、陶瓷材料、復(fù)合材料增強(qiáng)物、生物醫(yī)學(xué)材料、半導(dǎo)體材料和光學(xué)材料等領(lǐng)域。氧化鋁一維納米材料還具有高彈性模量、高電介質(zhì)常數(shù)、低導(dǎo)磁性、高熱傳導(dǎo)性和獨(dú)特的光學(xué)性能等特性。因此有關(guān)氧化鋁納米材料，特別是氧化鋁一維納米材料的制備成為材料科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。 由于液相法具有反應(yīng)條件容易實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)物尺寸、結(jié)構(gòu)和成分可控性好、能大量制備的特點(diǎn)，本論文主要研究新的液相制備方法制備幾

2、種典型的氧化鋁一維納米材料：如氧化鋁納米棒和納米線、氧化鋁納米纖維、氧化鋁/碳納米管一維納米復(fù)合材料，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下： 1、利用γ-AlOOH獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)合成γ-AlOOH前驅(qū)體納米棒和納米線，考察制備條件對(duì)產(chǎn)物形貌、物相、比表面積和孔體積的影響，重點(diǎn)研究反應(yīng)溶液的pH值和反應(yīng)溫度對(duì)γ-AlOOh熟化過(guò)程的影響。 在熟化過(guò)程中，反應(yīng)溶液的pH值和反應(yīng)溫度的升高均加快熟化過(guò)程溶解-再結(jié)晶速度，使熟化過(guò)程進(jìn)行得更充

3、分。當(dāng)反應(yīng)溶液的pH值為4，γ-AlOOH的熟化過(guò)程進(jìn)行得不充分；當(dāng)反應(yīng)溶液的pH值升高至5，γ-AlOOH的熟化過(guò)程進(jìn)行得較充分。當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃，γ-AlOOH的熟化過(guò)程進(jìn)行得不充分；當(dāng)反應(yīng)溫度升高至200℃，γ-AlOOH的熟化過(guò)程進(jìn)行得較充分。 熟化過(guò)程進(jìn)行得不充分，生成的產(chǎn)物是形狀不規(guī)則、表面不光滑的γ-AlOOH條狀物，有γ-AlOOH納米片吸附在其表面，其擇優(yōu)取向不明顯，比表面積和孔體積較大；熟化過(guò)程進(jìn)行得較充

4、分，生成的產(chǎn)物是形狀規(guī)則、表面光滑的γ-AlOOH納米棒，沒(méi)有γ-AlOOH納米片吸附在其表面，其擇優(yōu)取向明顯，比表面積和孔體積較小。 與γ-AlOOH納米棒相比，大長(zhǎng)徑比的γ-AlOOH納米線的生長(zhǎng)初期，通過(guò)卷曲生長(zhǎng)機(jī)制(rolling growth)形成的γ-AlOOH一維納米結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其方向附著機(jī)制(orientedattachment)的效應(yīng)不明顯。 2、研究γ-AlOOH前驅(qū)體一維納米材料的熱分解過(guò)程。

5、 由于表面羥基的比例很大，γ-AlOOH前驅(qū)體一維納米材料的熱分解過(guò)程不能視為單速度控制的反應(yīng)過(guò)程，其激活能不是恒定的，其化學(xué)吸附水脫出的激活能和其結(jié)構(gòu)水脫出，并轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸X中間相的激活能分別為-17.71和-155.72kJ/mol。 3、利用催化氧化反應(yīng)合成氧化鋁納米纖維，分析催化氧化反應(yīng)中汞的作用，考察制備條件對(duì)催化氧化反應(yīng)速度、產(chǎn)物的比表面積和平均直徑的影響，研究氧化鋁納米纖維的形核長(zhǎng)大過(guò)程，并對(duì)催化氧化反應(yīng)制備其他

6、金屬氧化物納米材料進(jìn)行探討。 在催化氧化反應(yīng)中，汞不被消耗，它只是作為鋁原子傳輸?shù)拿浇?，充?dāng)催化劑的作用。隨著反應(yīng)溫度、鋁純度、反應(yīng)氣氛中氧含量的升高，氧化鋁納米纖維的生長(zhǎng)速度加快；隨著反應(yīng)溫度、鋁純度、反應(yīng)氣氛中氧含量的升高，氧化鋁納米纖維的比表面積增大，平均直徑減??；而hgCl2溶液濃度、鋁浸入HgCl2溶液的時(shí)間對(duì)氧化鋁納米纖維的比表面積和平均直徑?jīng)]有明顯影響。 通過(guò)催化氧化反應(yīng)還可以制備出其他金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)如

7、：氧化鋅納米粒子和納米片、立方或近立方形貌的氧化亞銅納米粒子等。引入聚乙二醇膠束為模板，還可以制備出氧化鋅納米空心球、氧化亞銅空心結(jié)構(gòu)等。 4、對(duì)碳納米管進(jìn)行PVA改性，制備出氧化鋁連續(xù)覆蓋碳納米管表面的氧化鋁/碳納米管一維納米復(fù)合材料，為碳納米管在復(fù)合材料中的應(yīng)用做準(zhǔn)備，研究PVA改性對(duì)氧化鋁/碳納米管一維納米復(fù)合材料制備的影響。 碳納米管經(jīng)過(guò)PVA改性，能在碳納米管表面形成一層連續(xù)的PVA覆蓋層，提高碳納米管在水中的