納米催化材料的液相化學(xué)合成、生長(zhǎng)機(jī)理及其性能研究.pdf

1、鑒于VSB-5和TiO2兩種材料在催化科學(xué)領(lǐng)域占有的重要地位，基于當(dāng)前液相化學(xué)方法合成納米催化材料的研究進(jìn)展，本論文以VSB-5和TiO2為研究對(duì)象，發(fā)揮液相化學(xué)合成技術(shù)在控制材料的微結(jié)構(gòu)、形貌和尺寸等方面的優(yōu)勢(shì)，合成了新型過(guò)渡金屬磷酸鹽微孔材料VSB-5和具有優(yōu)異光催化能力的TiO2納米結(jié)構(gòu)，詳細(xì)探索了金紅石TiO2獨(dú)特的晶體生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化過(guò)程，包括經(jīng)典機(jī)理與非經(jīng)典機(jī)理(即介觀晶體的形成和取向搭接機(jī)理)的應(yīng)用，補(bǔ)充完善了介觀晶體演變?yōu)閱尉?/p>

2、要通過(guò)取向搭接進(jìn)行轉(zhuǎn)化的機(jī)制。具體內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)控反應(yīng)溶液的pH值，采用六亞甲基四胺(HMT)作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，NaH2PO2作為還原劑和磷源，控制α-Ni(OH)2的沉積速率和H2PO2-到PO43-的氧化速率，利用簡(jiǎn)便的水熱方法獲得了VSB-5微／納米線以及由其組裝成的VSB-5微球。此外，還詳細(xì)研究了VSB-5選擇性催化各種不飽和有機(jī)物加氫的性能，如苯乙烯、硝基苯(NB)、2-氯代硝基苯(2-CN

3、B)、肉桂醛(CAL)和異戊烯醛(MCA)等。結(jié)果表明，VSB-5分子中的Ni(Ⅱ)具有較高的選擇性催化加氫活性。 2、采用溫和水熱方法，獲得組成為(TiO2)2·C4H6O5·6H2O的具有裂隙的長(zhǎng)方體實(shí)心結(jié)構(gòu)，利用該長(zhǎng)方體前驅(qū)物粒子上的裂隙作為模板，生成具有雙層壁、插入層和分隔室的銳鈦礦TiO2空心盒子。此外，我們還詳細(xì)研究了反應(yīng)時(shí)間，溫度和D，L-蘋(píng)果酸與TiCl4的摩爾比對(duì)于TiO2形成的影響。結(jié)果表明，D，L-蘋(píng)果酸與

4、TiCl4的摩爾比越大，越有利于形成具有大的長(zhǎng)徑比的TiO2空心盒子。而且，這些特殊結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的光催化性質(zhì)，有望在光催化領(lǐng)域得到應(yīng)用。 3、最近，Colfen等人在前人工作的基礎(chǔ)上，歸納了已知自然界存在的三種可能的晶體生長(zhǎng)路徑，即經(jīng)典的晶體生長(zhǎng)路徑，納米粒子的取向搭接，介觀晶體的形成。但是，目前對(duì)于晶體生長(zhǎng)機(jī)理的研究并不完全。關(guān)于介觀晶體如何轉(zhuǎn)化成單晶的過(guò)程還未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。在溫和的反應(yīng)條件下，以L-絲氨酸和N，N’-二環(huán)己基二

5、酰亞胺(DCC)作為生物添加劑，合成了具有獨(dú)特結(jié)晶過(guò)程和轉(zhuǎn)化方式的新型TiO2空心球。我們?cè)敿?xì)討論了晶體的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化以及結(jié)構(gòu)重組和形貌轉(zhuǎn)變過(guò)程。其中包括多晶出現(xiàn)，介觀轉(zhuǎn)化為具有扇形形貌的介觀晶體，經(jīng)過(guò)取向搭接過(guò)程由介觀晶體轉(zhuǎn)化為單晶棒束，同時(shí)經(jīng)扇形組裝為實(shí)心球，伴隨Ostwald熟化機(jī)理空化實(shí)心球過(guò)程在整個(gè)體系內(nèi)發(fā)生。此外，對(duì)于不同反應(yīng)階段生物添加劑的作用以及介觀晶體在不同反應(yīng)溫度下的穩(wěn)定性也做了深入研究。結(jié)果表明，介觀晶體在低溫下能夠