含碳多聚糖微球模板法合成幾種殼核及空心結(jié)構(gòu)功能材料.pdf

1、作為幾種性能優(yōu)異的功能材料,LaCO3OH、ZnFe2O4、TiO2和CeO2在光、磁、氣敏或光催化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于受到自身結(jié)構(gòu)等因素的限制,這些材料在廣泛應(yīng)用過程中存在很多問題,如TiO2禁帶寬度過大,CeO2催化選擇性差等都阻礙了其在實(shí)際應(yīng)用中的大規(guī)模推廣。本論文圍繞含碳多聚糖微球模板法,從形貌修飾和元素?fù)诫s兩方面入手對(duì)上述功能材料進(jìn)行性能改進(jìn),提出并驗(yàn)證反應(yīng)機(jī)理,測(cè)試功能材料相應(yīng)的光學(xué)性能、磁性、氣敏性或光催化活性。

2、r>　　 首先,以含碳多聚糖碳微球?yàn)槟０寮捌咸烟撬疅岣碑a(chǎn)物為碳源,通過一種簡(jiǎn)易、綠色的合成路線成功制備了C@LaCO3OH殼核微球,反應(yīng)體系中未加入任何強(qiáng)堿(NaOH,KOH等)、尿素等作為沉淀劑,是一種環(huán)境友好的合成方法。FT-IR和XRD分析表明在碳微球表面生成了高結(jié)晶度的六方晶相LaCO3OH。通過SEM,TEM和EDS測(cè)試手段分析產(chǎn)物的形貌及元素分布情況并研究了共溶劑對(duì)殼層LaCO3OH結(jié)晶度的影響。通過UV-Vis分析了產(chǎn)物

3、的光學(xué)性能。提出了C@LaCO3OH殼核結(jié)構(gòu)的反應(yīng)機(jī)理并通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 其次,由于氣敏材料的氣敏性主要由兩方面決定:(1)材料本身的結(jié)構(gòu);(2)材料的比表面積。本章就針對(duì)這兩個(gè)方面改進(jìn)尖晶石結(jié)構(gòu)ZnFC2O4氣敏材料,采用原位碳微球模板法合成ZnFe2-xRexO4(Re=Eu,Sm)空心微球,對(duì)其進(jìn)行了形貌修飾及元素?fù)诫s。通過氣敏性能測(cè)試確定摻雜鐵氧體在乙醇和丙酮?dú)夥罩械淖罴压ぷ麟妷杭捌潇`敏度的最大值。
　

4、　 再次,采用原位碳微球模板法成功制備出C/Ag:TiO2,C/Ag:CeO2空心微球。通過XRD、TEM、EDS和XPS等測(cè)試手段對(duì)產(chǎn)物的物化性質(zhì)進(jìn)行表征。XRD和XPS測(cè)試結(jié)果證明了產(chǎn)物中單質(zhì)Ag的存在,有利于提高CeO2的催化活性、選擇性以及TiO2光催化效率。TEM,EDS和XPS測(cè)試結(jié)果證明了C元素的存在。通過自然光條件下羅丹明B的降解實(shí)驗(yàn)評(píng)估C/Ag:TiO2的光催化性能。原位碳微球模板法的三重功能體現(xiàn)在。(1)碳微球模板

5、煅燒生成CO2釋放過程導(dǎo)致了空心微球的形成,實(shí)現(xiàn)了形貌修飾功能;(2)由于葡萄糖本身具有醛基,是一種還原性糖,加之其在水熱反應(yīng)過程中產(chǎn)生的糠醛等副產(chǎn)物也具有還原性,因此,在原位碳微球模板法中便存在一個(gè)還原環(huán)境。利用這種還原性可將Ag+還原為單質(zhì)Ag,可對(duì)TiO2和CeO2與Ag進(jìn)行一步復(fù)合,實(shí)現(xiàn)了金屬元素修飾功能;(3)煅燒過程不能徹底去除碳微球模板,導(dǎo)致了碳元素“污染”,而正是這種“污染”實(shí)現(xiàn)了非金屬C的摻雜,實(shí)現(xiàn)了非金屬元素修飾功能