微納多級(jí)結(jié)構(gòu)金屬氧化物的可控合成與功能特性.pdf

1、微納多級(jí)結(jié)構(gòu)金屬氧化物具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在能源、環(huán)境、催化等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)前納米材料研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本論文采用微波輔助水熱/溶劑熱法和乙二醇介導(dǎo)法，合成了CeO2空心球、花狀 Co3O4、花狀 NiO空心球和NiO多孔微納球的前軀體，系統(tǒng)研究了反應(yīng)條件對(duì)前軀體形貌和結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，揭示了空心球和花狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。通過煅燒上述前軀體得到相應(yīng)形貌的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)金屬或金屬氧化物。研究了 CeO2空心球的重金屬離

2、子吸附、花狀 Co3O4的催化 CO氧化、花狀NiO空心球和NiO多孔微納球的電化學(xué)特性，以及Ni多孔微納球催化氨硼烷水解特性。
　　首先以硝酸鈰和尿素為原料，采用微波輔助水熱法無模板一步合成了CeO2空心球前軀體。系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)對(duì)前軀體形貌和結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，提出了自模板自組裝 Ostwald熟化是 CeO2空心球前軀體的形成機(jī)制。尿素的逐漸水解對(duì)空心球的形成起重要作用。反應(yīng)初始階段形成實(shí)心非晶球的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定是 Ostwald

3、熟化過程發(fā)生的關(guān)鍵。研究表明，CeO2空心球比表面積大，具有優(yōu)異的重金屬離子吸附特性。以CeO2空心球?yàn)檩d體，通過沉淀-沉積法制備了Au/CeO2空心球。結(jié)果表明，Au/CeO2空心球催化CO氧化，具有很高的催化活性，室溫下CO即可完全轉(zhuǎn)化。
　　以氯化鈷和尿素為原料，采用微波輔助水熱法無模板一步合成了花狀Co3O4前軀體。該花狀Co3O4前軀體由納米片自組裝而成的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)。通過調(diào)控反應(yīng)物濃度和堿源，實(shí)現(xiàn)了花狀、線狀和片狀微納

4、多級(jí)結(jié)構(gòu)Co3O4前軀體的可控合成。研究表明，花狀Co3O4前軀體的形成過程包括兩個(gè)階段。首先溶液中形成大量的初級(jí)晶核，經(jīng)Ostwald熟化形成納米片；然后納米片自組裝形成花狀結(jié)構(gòu)。通過煅燒前軀體得到花狀Co3O4比表面積大，同時(shí)暴露了（110）活性面，用于催化CO氧化，表現(xiàn)出較高的催化活性，60°C即可實(shí)現(xiàn)CO的完全轉(zhuǎn)化。
　　采用微波輔助溶劑熱法，以乙酰丙酮鎳為原料，乙二醇為溶劑，無模板一步合成了花狀NiO空心球前軀體。研究表

5、明，Ostwald熟化是空心球前軀體的形成機(jī)制。花狀 NiO空心球具有大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，有利于電解質(zhì)的傳輸與儲(chǔ)存。用作超級(jí)電容器的電極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　采用乙二醇介導(dǎo)法，以 PVP為軟模板，合成了鎳多孔微納球前軀體，通過在氮?dú)夂涂諝庵徐褵謩e得到Ni和NiO多孔微納球。Ni多孔微納球表面殘留有少量的乙二醇分子，不僅保證單質(zhì) Ni穩(wěn)定存在，而且賦予了其優(yōu)異的水溶性。用作催化氨硼烷水解的催化劑，Ni多孔微納