微納多級結構金屬氧化物的可控合成與功能特性.pdf

1、微納多級結構金屬氧化物具有獨特的物理化學性質，在能源、環(huán)境、催化等諸多領域具有廣闊的應用前景，已成為當前納米材料研究的熱點和重點。本論文采用微波輔助水熱/溶劑熱法和乙二醇介導法，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)研究了反應條件對前軀體形貌和結構的影響規(guī)律，揭示了空心球和花狀結構的形成機制。通過煅燒上述前軀體得到相應形貌的微納多級結構金屬或金屬氧化物。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)對前軀體形貌和結構的影響規(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制。尿素的逐漸水解對空心球的形成起重要作用。反應初始階段形成實心非晶球的結構不穩(wěn)定是 Ostwald

3、熟化過程發(fā)生的關鍵。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空心球為載體，通過沉淀-沉積法制備了Au/CeO2空心球。結果表明，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結構。通過調控反應物濃度和堿源，實現(xiàn)了花狀、線狀和片狀微納

4、多級結構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階段。首先溶液中形成大量的初級晶核，經Ostwald熟化形成納米片；然后納米片自組裝形成花狀結構。通過煅燒前軀體得到花狀Co3O4比表面積大，同時暴露了（110）活性面，用于催化CO氧化，表現(xiàn)出較高的催化活性，60°C即可實現(xiàn)CO的完全轉化。
　　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制?；?NiO空心球具有大的比表面積和豐富的孔結構，有利于電解質的傳輸與儲存。用作超級電容器的電極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。
　　采用乙二醇介導法，以 PVP為軟模板，合成了鎳多孔微納球前軀體，通過在氮氣和空氣中煅燒分別得到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 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