论文摘要
基于本研究小组所承担的纳米材料、薄膜材料在环境污染有机物的降解及机理分析方面的国家自然科学基金研究任务,本博士论文在总结前人相关工作的基础上,通过大量的实验探索,采用溶胶凝胶—超临界乙醇干燥技术、以及离子液接枝技术,成功制备了分散性良好的纳米γ-氧化铝及Ag2O/TiO复合纳米材料,并对其在有机物催化降解、分析应用等方面进行了研究。主要内容包括:1.以低成本无机盐—硝酸铝（Al（NO3）3,·9H2O）为原料,采用溶胶凝胶技术和超临界乙醇干燥相结合的方法,开创性的制备出平均粒径为5—10 nm的六边形薄片状纳米γ-氧化铝。氧化铝溶胶凝胶前驱体是在100℃加热回流,铝离子浓度范围为0.1～0.4M之间,以过量尿素为沉淀剂,始终保持尿素与铝离子摩尔比为3的条件下获得。所得前驱体沉淀分别在马弗炉中经不同温度煅烧和超临界乙醇干燥条件下处理,以X—射线粉末衍射（XRD）、场发射电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）对产品进行了表征。结果表明,超临界乙醇干燥法比高温煅烧法制备的纳米γ-氧化铝具有平均粒径小、分散性好等特点,并且随着反应物初始浓度和超临界乙醇蒸汽排除时间的增加,纳米γ-氧化铝的粒径逐渐减少。初步探讨了片状纳米γ-氧化铝的形成机制。所得产品制备成γ-氧化铝/碳糊电极,采用电化学检测手段—循环伏安法（CV）研究其在1.0M的硫酸溶液中对茜素红的电催化性质,表现出良好的电催化活性。2.在自制γ—氧化铝表面成功接枝氯化1-羧乙基-3-甲基咪唑离子液;而后以氯铂酸做铂原,采用离子交换方法,使氯铂酸根修饰在接枝于γ—氧化铝表面的离子液基团;再以肼做为还原剂,在自制的γ—氧化铝表面成功制备单分散、催化活性高的纳米贵金属铂负载氧化铝催化剂。制备的纳米复合催化剂采用X—射线粉末衍射、场发射电镜和透射电镜进行表征,结果显示出此法制备的纳米贵金属单质铂粒子粒径小、分散均匀;其催化活性用CHI832电化学工作站执行,电催化甲醇的1.0M硫酸溶液评估,表现出很高的催化活性,有望用于甲醇燃料电池。3.利用尿素为沉淀剂,以廉价无机物硝酸铝为铝原,采用超声化学与均匀沉淀相结合的方法,成功制备了纳米γ-Al2O3,同时用制备的γ-Al2O3材料作为铝离子传感器的活性材料,制备对铝离子有一定选择性、灵敏度较高、操作程序相对简单的铝离子电位式传感器。在pH=5的醋酸—醋酸钠缓冲溶液体系中,其电动势与铝离子浓度在1.0×10-2～1.0×10-5mol/L之间存在能斯特响应关系,响应斜率为26mV/pCAl,由校准曲线确定的检测下限为7.9×10-6mol/L。超过14种干扰离子的选择系数通过分别溶液法进行测定。所制备的传感器具有电阻小、干扰离子少、响应快速等特点。初步探讨了传感器的响应机理。此部分工作是与实验室已毕业何丽君师姐合作完成,特此说明。4.以三氯化钛为钛原,在室温条件下,加入硝酸银,以较低的反应速率首次制备出纳米氧化银/二氧化钛复合材料。反应过程中,溶解氧慢速的氧化三价钛,氧化成四价的钛逐渐构组,形成氧化钛晶体。获得的氧化银/二氧化钛复合材料通过XRD测试晶相,复合材料不含有其他杂质;场发射电镜表征,形成的纳米复合材料为特殊的板栗球状结构。复合光催化剂的催化活性,用酸性大红的光催化降解反应评价,同时对其光催化剂活性的机理进行了讨论。结果显示,获得的复合光催化剂活性明显高于商品P25和此法制备的纯二氧化钛。
论文目录
相关论文文献
标签：溶胶凝胶法论文; 超临界乙醇干燥论文; 化学镀论文; 离子液接枝技术论文; 循环伏安法论文; 氧化铝论文; 电催化活性论文; 离子选择性电极论文; 氧化钛论文; 光催化活性论文;