氧化物納米粒子表面包覆及形狀控制研究.pdf

1、金屬氧化物納米材料因其優(yōu)異的磁學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、生物活性、催化等性能，在磁記錄、電容器、生物醫(yī)藥、催化劑和航空材料等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)成本低廉且工藝簡(jiǎn)單的工業(yè)化包覆方法，或反應(yīng)條件溫和的納米粒子形狀控制方法，實(shí)現(xiàn)納米粒子特定性能的有效發(fā)揮，對(duì)納米材料的研究及應(yīng)用具有重要的意義。
　　 本論文采用低溫環(huán)氧化物溶膠凝膠新方法制備Fe3O4和CeO2納米粒子，并利用室溫濕固相研磨方法，通過(guò)釋放偏硅酸鈉的結(jié)晶水在納米粒子表

2、面液相成膜的過(guò)程，分別在Fe3O4和CeO2納米粒子表面成功包覆了一層SiO2膜；研究了CeO2/SiO2核殼納米粒子的氧化性能，并探討了氧化物納米粒子的包覆原理。另外，通過(guò)鈷鹽與溶劑的簡(jiǎn)單改變，利用不同的鈷鹽在不同溶劑中所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)相異的水合鈷離子與環(huán)氧化物進(jìn)行親核加成反應(yīng)，可形成具有特定形狀且穩(wěn)定的晶化前驅(qū)體納米粒子，經(jīng)過(guò)熱處理最終得到球形，立方體形和盤狀的Co3O4納米粒子。對(duì)其組成，形貌和氣敏性能進(jìn)行了研究，并對(duì)不同形狀Co3O

3、4的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1）以氯化亞鐵為原料，分別以乙醇和水為溶劑，利用環(huán)氧化物的膠凝或沉淀作用，在較低的溫度下合成了反尖晶石結(jié)構(gòu)的Fe3O4納米粒子。表征結(jié)果表明，在乙醇中反應(yīng)得到了10nm以下的納米粒子，且在反應(yīng)物濃度為0.3M時(shí)得到的Fe3O4納米粒子其平均粒徑為3.5nm，而0.6M時(shí)的平均粒徑為5.1nm。在水中所得到的Fe3O4納米粒子粒徑較乙醇中大，平均粒徑在45nm左右。

4、r>　　 以水溶液中制備的Fe3O4納米粒子為內(nèi)核，采用室溫濕固相法，利用偏硅酸鈉的水溶性，通過(guò)研磨釋放結(jié)晶水的同時(shí)使其和氯化胺進(jìn)行反應(yīng)，在Fe3O4納米粒子表面形成多硅酸液膜，最終形成Fe3O4/SiO2核殼型納米粒子。
　　 2）以氯化亞鈰為原料，采用環(huán)氧丙烷為膠凝劑，利用溶膠凝膠法制備了CeO2納米粒子，并同樣采用室溫濕固相法成功制備了40nm的CeO2/SiO2核殼粒子。通過(guò)各種表征手段證明了SiO2的存在，且是以膜的

5、形式包覆在了CeO2表面。提出了通過(guò)電導(dǎo)率加熱裝置測(cè)試氧化物氧化性的新思路，并利用此裝置對(duì)CeO2，CeO2/SiO2以及蓖麻油的氧化性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明由于SiO2膜的隔離作用，大大減弱了CeO2對(duì)有機(jī)物的氧化催化作用。
　　 3）分別以水和乙醇為溶劑，以Co(NO3)2×6H2O、CoCl2×6H2O及其混合鹽為原料，利用不同溶劑與不同水合鈷離子的相互作用，分別合成了20nm球形、30nm立方體形和100nm盤狀的Co3O

6、4納米粒子。在無(wú)水乙醇溶液中，所得到的前驅(qū)體分別是不規(guī)則的Co(NO3)(OH)×H2O和立方體形的Co2(OH)3Cl，在煅燒后分別形成球形和立方體形狀的Co3O4納米粒子；在水溶液中，由于Cl-的反應(yīng)活性大于NO3-和H2O，由混合鹽得到的前驅(qū)體主要是以Co2(OH)3Cl為主，摻以少量的Co(NO3)(OH)×H2O，煅燒后形成的是盤狀的Co3O4納米粒子。對(duì)各種形狀Co3O4納米粒子的氣敏性能進(jìn)行了初步探索，結(jié)果表明球形、立方體