具有介孔結(jié)構(gòu)的堿式硅酸鎳中空材料的調(diào)控合成及性能研究.pdf

1、近年來,微納尺度中空材料由于具有比表面積高、密度低等特點,并且內(nèi)部中空,可以包容其他客體分子和顆粒,在催化、功能填料、氣體傳感、水處理等領(lǐng)域表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。鎳作為一種過渡金屬,在催化方面具有成本低、催化活性高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于多種加氧反應(yīng)中,但是常用的Raney Ni催化劑在制備過程中會造成污染。因此,制備高效、成本低和環(huán)境友好型的鎳基催化劑具有重要的理論意義和實際意義。
　　本論文研究結(jié)果包括以下幾個方面:
　　1.

2、可控合成具有介孔結(jié)構(gòu)的SiO2/Ni核殼微球和空心微球。
　　通過水熱法在180℃條件下,以乙酸鎳為鎳源,二氧化硅為模板,通過犧牲模板/界面反應(yīng)法,得到了具有介孔結(jié)構(gòu)的SiO2/Ni3Si2O5(OH)4核殼微球和Ni3Si2O5(OH)4空心微球。利用適當(dāng)?shù)囊宜徭嚭投趸璧哪柋?通過調(diào)控反應(yīng)時間達(dá)到控制殼層厚度和內(nèi)核核大小的目的。在氫氣氣氛下,對其進(jìn)行還原得到介孔SiO2/Ni復(fù)合核殼微球和空心微球。利用BET檢測了其介孔結(jié)

3、構(gòu)、比表面積及介孔人小。結(jié)果表明,水熱反應(yīng)時間為6 h,12 h和24 h的Ni3Si2O5(OH)4進(jìn)行還原而得到的SiO2/Ni的BET比表面積分別為211.1 m2/g,201.5 m2/g和158.4m2/g,孔容分別為0.395 cm3/g,0.391 cm3/g和0.305 cm3/g,介孔大小分別為3.8 nm,3.7 nm和3.8 nm。顯而易見,如此的介孔結(jié)構(gòu)對催化的應(yīng)用是非常重要的。
　　2.還原溫度對Ni3S

4、i2O5(OH)4還原規(guī)律及磁學(xué)性能的影響
　　在氫氣氣氛下,采用不同的還原溫度對介孔SiO2/Ni3Si2O5(OH)4核殼微球和Ni3Si2O5(OH)4空心微球還原3 h,測試結(jié)果表明,當(dāng)還原溫度為450℃時,Ni3Si2O5(OH)4部分被還原。當(dāng)還原溫度達(dá)到550℃時,Ni3Si2O5(OH)4可以全部被還原。當(dāng)還原溫度為550℃時,Ni3Si2O5(OH)4中的鎳離子被完全還原成單質(zhì)鎳還原完全后得到的介孔Ni/SiO2

5、核殼微球和空心球其尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)與還原前Ni3Si2O5(OH)4相同。采用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)分別對還原溫度為350℃,450℃,550℃的還原產(chǎn)物進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明:還原前后的樣品都具有超順磁性,不存存磁洄滯曲線,矯頑力為0。隨著還原進(jìn)行,樣品的磁化飽和強(qiáng)度逐漸增大。
　　3.具有介孔Ni/SiO2核殼微球和空心球催化性能的研究
　　將制備的介孔Ni/SiO2核殼微球和空心微球用于催化間二硝基苯的液相加氫反

6、應(yīng),以合成間苯二胺為目標(biāo)反應(yīng),考察了Ni/SiO2的催化加氫性能,如:催化活性和選擇性。實驗結(jié)果表明:介孔Ni/SiO2微球的催化劑不僅表現(xiàn)出很高的催化活性,而且對時間苯二胺表現(xiàn)出很高的選擇性。
　　4.具有介孔結(jié)的硅酸銅的調(diào)控合成與表征
　　通過水熱法在140℃條件下,以二氧化硅膠體粒予為模板和反應(yīng)物,在堿性環(huán)境下,以乙酸銅為反應(yīng)物,合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的硅酸銅空心球。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透