納米γ-氧化鋁及Ag-,2-O-TiO-,2-復(fù)合材料的制備、性能分析及應(yīng)用研究.pdf

1、基于本研究小組所承擔(dān)的納米材料、薄膜材料在環(huán)境污染有機(jī)物的降解及機(jī)理分析方面的國(guó)家自然科學(xué)基金研究任務(wù)，本博士論文在總結(jié)前人相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)探索，采用溶膠凝膠—超臨界乙醇干燥技術(shù)、以及離子液接枝技術(shù)，成功制備了分散性良好的納米γ-氧化鋁及Ag2O/TiO2復(fù)合納米材料，并對(duì)其在有機(jī)物催化降解、分析應(yīng)用等方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括： 1.以低成本無(wú)機(jī)鹽—硝酸鋁(Al(NO3)3·9H2O)為原料，采用溶膠凝膠技術(shù)

2、和超臨界乙醇干燥相結(jié)合的方法，開(kāi)創(chuàng)性的制備出平均粒徑為5-10 nm的六邊形薄片狀納米γ-氧化鋁。氧化鋁溶膠凝膠前驅(qū)體是在100℃加熱回流，鋁離子濃度范圍為0.1～0.4M之間，以過(guò)量尿素為沉淀劑，始終保持尿素與鋁離子摩爾比為3的條件下獲得。所得前驅(qū)體沉淀分別在馬弗爐中經(jīng)不同溫度煅燒和超臨界乙醇干燥條件下處理，以X-射線粉末衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，超

3、臨界乙醇干燥法比高溫煅燒法制備的納米γ-氧化鋁具有平均粒徑小、分散性好等特點(diǎn)，并且隨著反應(yīng)物初始濃度和超臨界乙醇蒸汽排除時(shí)間的增加，納米γ-氧化鋁的粒徑逐漸減少。初步探討了片狀納米γ-氧化鋁的形成機(jī)制。所得產(chǎn)品制備成γ-氧化鋁/碳糊電極，采用電化學(xué)檢測(cè)手段—循環(huán)伏安法(CV)研究其在1.0M的硫酸溶液中對(duì)茜素紅的電催化性質(zhì)，表現(xiàn)出良好的電催化活性。 2.在自制γ-氧化鋁表面成功接枝氯化1-羧乙基-3-甲基咪唑離子液；而后以氯鉑酸

4、做鉑原，采用離子交換方法，使氯鉑酸根修飾在接枝于γ-氧化鋁表面的離子液基團(tuán)；再以肼做為還原劑，在自制的γ-氧化鋁表面成功制備單分散、催化活性高的納米貴金屬鉑負(fù)載氧化鋁催化劑。制備的納米復(fù)合催化劑采用X-射線粉末衍射、場(chǎng)發(fā)射電鏡和透射電鏡進(jìn)行表征，結(jié)果顯示出此法制備的納米貴金屬單質(zhì)鉑粒子粒徑小、分散均勻；其催化活性用CHI832電化學(xué)工作站執(zhí)行，電催化甲醇的1.0M硫酸溶液評(píng)估，表現(xiàn)出很高的催化活性，有望用于甲醇燃料電池。 3.利

5、用尿素為沉淀劑，以廉價(jià)無(wú)機(jī)物硝酸鋁為鋁原，采用超聲化學(xué)與均勻沉淀相結(jié)合的方法，成功制備了納米γ-Al2O3，同時(shí)用制備的γ-Al2O3材料作為鋁離子傳感器的活性材料，制備對(duì)鋁離子有一定選擇性、靈敏度較高、操作程序相對(duì)簡(jiǎn)單的鋁離子電位式傳感器。在pH=5的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液體系中，其電動(dòng)勢(shì)與鋁離子濃度在1.0×10-2～1.0×10-5mol/L之間存在能斯特響應(yīng)關(guān)系，響應(yīng)斜率為26mV/pCAl,由校準(zhǔn)曲線確定的檢測(cè)下限為7.9×10

6、-6mol/L。超過(guò)14種干擾離子的選擇系數(shù)通過(guò)分別溶液法進(jìn)行測(cè)定。所制備的傳感器具有電阻小、干擾離子少、響應(yīng)快速等特點(diǎn)。初步探討了傳感器的響應(yīng)機(jī)理。此部分工作是與實(shí)驗(yàn)室已畢業(yè)何麗君師姐合作完成，特此說(shuō)明。 4.以三氯化鈦為鈦原，在室溫條件下，加入硝酸銀，以較低的反應(yīng)速率首次制備出納米氧化銀/二氧化鈦復(fù)合材料。反應(yīng)過(guò)程中，溶解氧慢速的氧化三價(jià)鈦，氧化成四價(jià)的鈦逐漸構(gòu)組，形成氧化鈦晶體。獲得的氧化銀/二氧化鈦復(fù)合材料通過(guò)XRD測(cè)試