納米γ-氧化鋁及Ag-,2-O-TiO-,2-復合材料的制備、性能分析及應用研究.pdf

1、基于本研究小組所承擔的納米材料、薄膜材料在環(huán)境污染有機物的降解及機理分析方面的國家自然科學基金研究任務，本博士論文在總結前人相關工作的基礎上，通過大量的實驗探索，采用溶膠凝膠—超臨界乙醇干燥技術、以及離子液接枝技術，成功制備了分散性良好的納米γ-氧化鋁及Ag2O/TiO2復合納米材料，并對其在有機物催化降解、分析應用等方面進行了研究。主要內容包括： 1.以低成本無機鹽—硝酸鋁(Al(NO3)3·9H2O)為原料，采用溶膠凝膠技術

2、和超臨界乙醇干燥相結合的方法，開創(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體是在100℃加熱回流，鋁離子濃度范圍為0.1～0.4M之間，以過量尿素為沉淀劑，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)、場發(fā)射電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)對產(chǎn)品進行了表征。結果表明，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，并且隨著反應物初始濃度和超臨界乙醇蒸汽排除時間的增加，納米γ-氧化鋁的粒徑逐漸減少。初步探討了片狀納米γ-氧化鋁的形成機制。所得產(chǎn)品制備成γ-氧化鋁/碳糊電極，采用電化學檢測手段—循環(huán)伏安法(CV)研究其在1.0M的硫酸溶液中對茜素紅的電催化性質，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；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載氧化鋁催化劑。制備的納米復合催化劑采用X-射線粉末衍射、場發(fā)射電鏡和透射電鏡進行表征，結果顯示出此法制備的納米貴金屬單質鉑粒子粒徑小、分散均勻；其催化活性用CHI832電化學工作站執(zhí)行，電催化甲醇的1.0M硫酸溶液評估，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，以廉價無機物硝酸鋁為鋁原，采用超聲化學與均勻沉淀相結合的方法，成功制備了納米γ-Al2O3，同時用制備的γ-Al2O3材料作為鋁離子傳感器的活性材料，制備對鋁離子有一定選擇性、靈敏度較高、操作程序相對簡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，其電動勢與鋁離子濃度在1.0×10-2～1.0×10-5mol/L之間存在能斯特響應關系，響應斜率為26mV/pCAl,由校準曲線確定的檢測下限為7.9×10

6、-6mol/L。超過14種干擾離子的選擇系數(shù)通過分別溶液法進行測定。所制備的傳感器具有電阻小、干擾離子少、響應快速等特點。初步探討了傳感器的響應機理。此部分工作是與實驗室已畢業(yè)何麗君師姐合作完成，特此說明。 4.以三氯化鈦為鈦原，在室溫條件下，加入硝酸銀，以較低的反應速率首次制備出納米氧化銀/二氧化鈦復合材料。反應過程中，溶解氧慢速的氧化三價鈦，氧化成四價的鈦逐漸構組，形成氧化鈦晶體。獲得的氧化銀/二氧化鈦復合材料通過XRD測試