鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復(fù)合材料的制備、表征及應(yīng)用研究.pdf

1、博士學(xué)拉I丈鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復(fù)合材料的制備、表征及應(yīng)用研究作者：馬娟娟指導(dǎo)教師：許興友教授童志偉教授南京理工大學(xué)2012年10月博士論文鈮（鈦）酸鹽類層狀納米復(fù)合材料的制備、表征及應(yīng)用研究摘要無機(jī)層狀化合物由于其離子交換能力和可溶脹性，可以使不同的客體分子（包括有機(jī)、無機(jī)和有機(jī)金屬化合物等）進(jìn)入層空間，而層板的基本結(jié)構(gòu)不會被破壞。通過插層組裝方式設(shè)計(jì)層狀納米復(fù)合材料，主要是基于將客體分子的化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等功能性質(zhì)與無機(jī)主體

2、材料的結(jié)構(gòu)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性等結(jié)合，被認(rèn)為是制備納米復(fù)合材料的最有前途的方法之一。層狀納米復(fù)合材料為構(gòu)筑光電納米器件、化學(xué)或生物傳感器提供了新材料體系，在分子識別和催化等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。本文以陽離子型無機(jī)層狀化合物（鈮酸鹽、鈦酸鹽、鈮鈦酸鹽以及(X磷酸鋯等）為主體，以水溶性金屬卟啉衍生物、導(dǎo)電聚合物以及色素等為客體，制備了多種新型層狀納米復(fù)合材料，利用XRD、IR、元素分析、UVvis等手段對制得的納米復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌和性質(zhì)

3、分析，并研究了這些復(fù)合材料在電催化、化學(xué)催化、發(fā)光、光催化等方面的應(yīng)用。以半導(dǎo)體層狀化合物K4Nb6017、K2Ti409和KTiNb05為主體材料，采用客體客體交換法成功地將水溶性金屬卟啉衍生物陽離子MtTMPyP(Mt=Mn、Fe、Co)引入層間。根據(jù)XRD結(jié)果分析，并結(jié)合金屬卟啉衍生物的分子尺寸，可以推測客體分子在主體材料層間均以單層傾斜方式緊密堆積。通過簡單的滴涂法，制得了插層復(fù)合材料薄膜修飾玻碳電極。循環(huán)伏安測試表明修飾電極具

4、有良好的電化學(xué)活性，在中性緩沖溶液中能夠催化氧氣還原。以環(huán)烯烴環(huán)氧化為探針，考察了制得的系列金屬卟啉衍生物插層納米復(fù)合材料的催化性能。盡管與金屬卟啉均相催化體系相比，非均相體系中底物的轉(zhuǎn)化速度要慢一些，但選擇性明顯提高，這主要是由于主體層板提供的二維納米反應(yīng)器為底物的選擇性氧化提供了理想的反應(yīng)場。在九種層狀復(fù)合材料中，MnTMPyPNb6On和CoTMPyPNb6017的催化活性最高，循環(huán)使用多次后催化活性未見降低。釆用原位聚合的方法成

5、功地制備了聚苯胺插層鈮鈦酸鹽（PANITiNb05)和聚吡咯插層鈮酸鹽（PPyNb6017)納米復(fù)合材料。基于XRD分析結(jié)果，對單體在層間的排列方式和原位聚合機(jī)理進(jìn)行了推測。在HC1溶液中，PANITiNb05薄膜修飾玻碳電極的循環(huán)伏安曲線呈現(xiàn)兩對氧化還原峰，分別對應(yīng)于PANI的還原態(tài)形式向半氧化半還原態(tài)鹽形式的轉(zhuǎn)化以及半氧化半還原態(tài)鹽形式向氧化態(tài)形式的轉(zhuǎn)化。在LiC104水溶液中，PPyNb6Ol7修飾電極的循環(huán)伏安曲線呈現(xiàn)一對可逆的