溶液燃燒合成多孔過渡金屬氧化物功能粉體.pdf

1、傳質和界面電荷傳輸是能量存儲、氣敏、催化等應用領域的關鍵科學問題。多孔材料可提供大的比表面積和豐富的傳質通道，應用于上述領域時表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。然而，目前絕大多數(shù)制備多孔材料的方法均依賴于模板的輔助，制備過程復雜、能耗高、周期長。另外，常規(guī)模板法對許多因素敏感，因而對操作環(huán)境和操作要求高，進一步增加了制備成本。因此，發(fā)展一些簡單、快速、低成本制備多孔材料的方法具有十分重要的科學意義和實際應用價值。
　　溶液燃燒法是一種簡單的制備金

2、屬氧化物的方法，利用反應自身釋放的熱量維持反應的進行，因而具有節(jié)能、快速的優(yōu)點，成為低成本制備方法的理想選擇之一。但現(xiàn)有溶液燃燒存在“燃燒過程可控性差”和“產物形貌可控性差”兩大缺點。針對上述缺點，本文主要致力亍對溶液燃燒過程的改性。同時，以高性能功能材料研發(fā)為導向，設計一些具有特殊納米結構的多孔過渡金屬氧化物粉末。論文基于溶液燃燒過程發(fā)展了一些全新的簡單、快速、無模板、低成本制備多孔過渡金屬氧化物粉末的通用方法，所得到的材料用于鋰離子

3、電池、氣體傳感器、催化劑時表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。主要研究結果有:
　　(1)采用溶液燃燒法結合后續(xù)熱處理制備了單相La4Ni3O10層狀鈣鈦礦粉末，后續(xù)熱處理所需溫度和時間均低于其他制備技術，充分展示了溶液燃燒法制備難合成物質的優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)，La4Ni3O10粉末在常溫常壓、無光照條件下即可降解有機染料廢水。
　　(2)針對溶液燃燒的燃燒模式難以控制和改變的特點，通過在適當?shù)姆磻w系中添加NaF控制燃燒模式，研發(fā)了一種全新的燃

4、燒模式——噴發(fā)燃燒。這種噴發(fā)燃燒過程得到的產物具有疏松多孔的結構，應用于鋰離子電池負極時具有比傳統(tǒng)溶液燃燒所得材料更優(yōu)異的性能。該燃燒模式具有較好的通用性，可應用于Ni-O、Ni-Co-O、Co-O、La-O、Ni-Co-O、Zn-Co-O、La-Ni-O等氧化物體系。
　　(3)在絡合物燃燒/分解體系中，以水合肼作為燃料和絡合劑，以硝酸鹽為氧化劑，額外引入醋酸鹽作為氣化劑，研發(fā)了一種一步燃燒合成大孔金屬氧化物的通用技術，在該制備

5、過程中多孔結構和氧化物的晶格一步形成，不需要模板/表面活性劑，制備過程簡單快速。產物的孔結構、孔尺寸分布及整體框架結構（二維或三維結構）可控。制備的大孔NiO/Ni作為鋰離子電池負極時具有優(yōu)異的電化學性能;制備的珊瑚狀大孔/介孔多級結構ZnO具有優(yōu)異的氣敏特性。
　　(4)通過選擇適當?shù)娜剂虾涂刂迫剂?硝酸鹽的比例，可大大降低燃燒的劇烈程度，得到一種非晶的金屬絡合物。將該絡合物在空氣中熱處理或室溫下與雙氧水反應，可以得到高比表面積