基于葡萄糖水熱法制備功能性納米材料及其應(yīng)用的研究.pdf

1、開發(fā)和設(shè)計(jì)高性能納米材料的“綠色化”合成路線，對工程應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)都具有重要的意義。本文以生物質(zhì)葡萄糖為原料、水為溶劑，在環(huán)境友好的密閉低溫水熱反應(yīng)體系中，合成了高性能的納米碳材料、磁性Fe3O4材料以及碳層包覆的磁性Fe3O4/C復(fù)合材料。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）、場發(fā)射透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子能譜儀（XPS）、激光顯微拉曼光譜儀（Raman）、元素分析儀（EA）、傅里葉變換紅外光譜儀（

2、FTIR）、熱失重分析儀（TGA）、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）和高效液相色譜（HPLC）等測試手段，對碳材料和磁性材料樣品的形貌、結(jié)構(gòu)、組成和水熱反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物進(jìn)行了表征。在磁性Fe3O4/C材料的基礎(chǔ)上，利用原位還原的方法制備了具有催化功能的磁性Ag-Fe3O4/C材料，并利用紫外-可見分光光度計(jì)（UV-Vis）來考察這種磁、催化雙功能的復(fù)合材料在催化染料RhB脫色降解過程中的應(yīng)用性能。
　　本文通過水熱反應(yīng)制備的表面具有親水

3、和功能性基團(tuán)的碳球，其尺寸從90nm~11μm不等。在實(shí)驗(yàn)過程中對水熱反應(yīng)溫度、時間、葡萄糖濃度和初始pH值等控制參數(shù)的影響進(jìn)行了考察。在水熱體系中利用葡萄糖、氯化鐵和不同的沉淀劑（氧化鈉和醋酸鈉），分別得到了10nm無包覆的純相納米Fe3O4和150nm有碳層包覆的核殼型Fe3O4/C復(fù)合材料。在實(shí)驗(yàn)過程中，對反應(yīng)體系內(nèi)原料之間的交互作用進(jìn)行了細(xì)致的研究，并根據(jù)沉淀劑的特性，分析了不同結(jié)構(gòu)的磁性Fe3O4材料在水熱體系內(nèi)的形成過程。研

4、究結(jié)果表明，通過葡萄糖水熱法制備的Fe3O4/C除了具有良好的磁學(xué)性能之外，其表面也在很大程度上保留了葡萄糖水熱碳化過程產(chǎn)生的豐富功能基團(tuán)。在制備磁性催化復(fù)合材料Ag-Fe3O4/C的過程中正是利用這個特性，無另加其他還原劑，直接依靠Fe3O4/C復(fù)合材料表面的功能基團(tuán)成功原位還原托倫試劑，實(shí)現(xiàn)了納米Ag的穩(wěn)固負(fù)載。這種原位還原制備的Ag-Fe3O4/C材料所具有的三層核殼型結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性和催化性能上具有很大的優(yōu)勢，中間的碳層一方面可以保