不同形貌納米氧化物的制備及性能研究.pdf

1、特殊形貌的納米結(jié)構(gòu)，往往賦予材料特殊的光、電、磁等性能，尤其在光催化降解污染物、染料敏化太陽能電池、氣體傳感器等諸多領(lǐng)域顯示出極大的潛在價值。近年來在納米結(jié)構(gòu)控制領(lǐng)域取得一定的進展，但獲得形貌和尺寸隨意調(diào)控的納米結(jié)構(gòu)仍然是一個挑戰(zhàn)，需深入研究。本博士論文工作選用 TiO2、ZnO、SiO2等材料作為研究體系，根據(jù)性能需要合成了特定形貌的納米材料，并研究其在水處理、光催化、力學、熱學等方面的應用，努力探索物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系。主要研

2、究內(nèi)容如下：
　　1．不同形貌納米 TiO2的合成與表征：以 TiF4為鈦源，利用乙醇作為溶劑，采用溶劑熱法合成了一系列的不同形貌和尺寸的納米TiO2顆粒。對這些不同形貌納米TiO2顆粒的合成過程進行深入研究發(fā)現(xiàn)，定向吸附、奧斯特瓦爾德熟化、濕法刻蝕等理論被用來解釋其形成機理。研究發(fā)現(xiàn)，在合理的機理指導下，控制反應體系的物質(zhì)組成、反應溫度及pH等因素可以更好地控制形貌。研究表明，本實驗提供了一種普適的方法，可以應用于合成不同形貌的

3、納米氧化物。
　　2．特殊形貌TiO2的合成及吸附Cd(II)的性能研究：成功地制備了兩種高比表面積的TiO2顆粒，即蒲公英和球花。蒲公英和球花的形成過程表明，在蒲公英狀TiO2的演化過程中，其晶體生長過程逐漸轉(zhuǎn)變成動力學控制過程，活性的納米粒子優(yōu)先在微球表面生長。以鹵化物作為形貌控制劑，沿特定方向生長，最終形成蒲公英狀的結(jié)構(gòu)；而球花狀的TiO2顆粒是由多層納米片層疊加形成的產(chǎn)物，其形成機理可以分為聚集、溶解-結(jié)晶和奧斯特瓦爾德熟

4、化三個階段。水處理研究表明，這兩種特殊形貌的TiO2均是高效的治污納米材料。
　　3．TiO2/ZnO納米異質(zhì)結(jié)的制備及其光催化性能的研究：利用溶劑熱法成功地制備了兩種不同形貌的TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)，為特殊形貌異質(zhì)結(jié)的合成提供了一種有效的方法。TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)中 TiO2與 ZnO的耦合增加了載流子的壽命，并提高了界面電荷的分離效率。光催化研究表明，兩種異質(zhì)結(jié)均表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性和可循環(huán)使用性。同時，為特定功能材料的合

5、成做了一些嘗試性的探索。
　　4．單一維度納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復合材料的性能研究：利用介孔SiO2作填料來改性環(huán)氧樹脂，并對復合材料的力學、熱學、介電等性能進行研究。結(jié)果表明，具有高比表面積的介孔SiO2可以提高復合材料的拉伸模量、拉伸強度、韌性等；同時，其儲能模量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)降低。
　　5．多維度納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復合材料的性能研究：利用二維蒙脫土的片層結(jié)構(gòu)與納米TiO2的球形結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹脂基體相結(jié)合，充分利用不同維