鈦鑄型錳氧微孔復合材料的合成研究.pdf

1、本研究論文主要包括綜述和實驗兩大部分。第一章綜述部分主要論述了多孔性錳氧結(jié)晶化合物的結(jié)構(gòu)特征、合成方法、性質(zhì)、應用領域以及發(fā)展前景。實驗部分(第二、三章)介紹了以層狀氧化錳為前驅(qū)體、TiO2作為鑄型劑合成鈦鑄型錳氧化物微孔材料的研究，包括合成條件的優(yōu)化以及反應條件的改變對鈦鑄型錳氧微孔復合材料性質(zhì)的影響。 應用氧化沉淀法制備了鈉離子型層狀錳氧化物(Na-Birnessite)，鈉離子型層狀錳氧化物在酸性溶液中通過離子交換反應轉(zhuǎn)換

2、為氫離子型層狀錳氧化物(H-Birnessite)。以H-Birnessite作為前驅(qū)體，分別研究了其與鈦陽離子、鈦溶膠粒子、有機十二胺的插入反應。結(jié)果證明，氫型層狀氧化錳不能與鈦陽離子或鈦溶膠粒子發(fā)生離子交換反應。十二烷基胺以離子交換機理插入到層狀錳氧化物層間，得到了有機胺插入的層狀氧化錳。以十二胺插入的層狀錳氧化物為中間反應物，分別研究了其與鈦陽離子和鈦溶膠粒子的插入反應。十二胺插入的層狀氧化錳在鈦陽離子溶液或鈦溶膠中均能夠發(fā)生離子

3、交換反應，但反應生成產(chǎn)物不同。在鈦陽離子溶液中的反應產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成前驅(qū)物H-Birnessite層狀結(jié)構(gòu)，而與鈦溶膠粒子的交換反應生成了新相層狀錳氧化物，但所得產(chǎn)物的結(jié)晶性差。另一方面，將十二胺膨潤的層狀錳氧化物在異丙醇鈦和乙醇混合溶液中處理，所得懸浮液在壓力溶彈中50℃溶劑熱處理48h，得到了鈦酸預鑄型的層狀錳氧化物。該鈦酸預鑄型的產(chǎn)物在空氣中300℃條件下焙燒2h，得到了二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料。該微孔材料保持了層狀結(jié)構(gòu)，其比表面積為

4、140m2/g，層間距為0.95nm。應用不同濃度的異丙醇鈦/乙醇溶液，考察了異丙醇鈦濃度對二氧化鈦鑄型微孔產(chǎn)物的影響。采用XRD，DSC-TGA，SEM，TEM，IR，N2吸附-脫附實驗及元素分析等手段對所合成的微孔材料進行了表征。 在制備了二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料的基礎上，系統(tǒng)討論了合成反應條件對生成產(chǎn)物二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料性質(zhì)的影響。采用丁胺、辛胺、十二胺等不同鏈長的有機胺作為預柱撐劑，合成了不同層間距的有機胺插入

5、的層狀氧化錳，結(jié)果表明其層間距隨有機胺鏈長的增加而增大。將這些不同層間距的有機胺膨潤層狀錳氧化物浸入到異丙醇鈦的乙醇溶液中，在相同溫度下溶劑熱處理，得到的鈦酸預鑄型產(chǎn)物的層間距幾乎相等，而與有機胺插入中間體的層間距大小無直接關系。通過改變?nèi)軇崽幚頊囟忍接懥巳軇釡囟葘铣僧a(chǎn)物結(jié)晶性和熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明不同溫度溶劑熱處理條件下所得產(chǎn)物均具有層狀構(gòu)型，但所得產(chǎn)物的層間距隨著溶劑熱處理溫度的升高而增大。合成得到的鈦酸預鑄型層狀錳氧化物