以生物材料为模板仿生合成微/纳米结构ZrO2

论文摘要

ZrO2具有良好的热稳定性和化学稳定性,被广泛应用在催化剂、催化剂载体、吸附-分离和半导体等许多领域。ZrO2的结构、形貌和尺寸与其性质密切相关并影响它的应用。因此,有效的控制ZrO2的结构、形貌和尺寸具有重要的意义。本文受生物矿化思想的启发将仿生合成的方法引入到实验中合成多种具有微/纳米结构的ZrO2,通过酵母菌和花粉两种生物材料的模板和诱导作用实现了对ZrO2形貌的控制。主要内容如下:1.对生物矿化的概念以及在生物矿化思想启发下引申出的仿生合成的概念进行了阐述,对用仿生方法合成各种形态无机材料的研究现状、特点和优势进行了综述、分析和总结。2.以酵母菌为生物模板,仿生合成了微/纳米结构空心、核壳和实心的ZrO2微球。研究了反应温度、pH值、水浴和陈化时间对产物形貌、结构和孔结构的影响,特别是对是否形成空心结构的实验条件进行了研究和分析。提出了在酵母菌的模板和诱导双重作用下形成不同形貌ZrO2的机理模型。3.以茶花粉为生物模板,采用室温-陈化法、超声法和微波法仿生合成了微/纳米结构三角形ZrO2。研究了合成方法和实验条件对产物的形貌、结构和孔结构的影响,并通过红外光谱分析研究了花粉与ZrO2前驱体之间的相互作用,表明花粉在反应中起到了模板作用和诱导作用。4.对微/纳米结构三角形ZrO2在储氢方面的性质进行了初步探讨。比较分析了产物储氢性质的差异和原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 生物矿化的概述和机理研究
• 1.1.1 生物矿化的概述
• 1.1.2 生物矿化的机理
• 1.1.3 仿生合成的概述
• 1.2 无机材料的仿生合成
• 1.2.1 仿生合成无机材料的研究现状
• 1.2.1.1 纳米微粒的仿生合成
• 1.2.1.2 无机涂层和薄膜的仿生合成
• 1.2.1.3 无机多孔材料的仿生合成
• 1.2.1.4 具有独特精美形貌的无机材料的仿生合成
• 1.2.2 氧化锆的仿生合成
• 1.3 论文的选题意义
• 1.4 拟选用的实验方案
• 2'>1.4.1 拟选用酵母菌为模板仿生合成微/纳米结构微球形Zr0₂
• 2'>1.4.2 拟选用茶花粉为模板仿生合成微/纳米结构三角形Zr0₂
• 1.5 实验表征手段注释表
• 2'>第2章 以酵母菌为模板仿生合成微/纳米结构微球形Zr0₂
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2 的制备方法'>2.2.3 微/纳米结构微球形Zr0₂的制备方法
• 2 空心微球的制备'>2.2.3.1 以酵母菌为模板Zr0₂空心微球的制备
• 2 核壳微球和实心微球的制备'>2.2.3.2 以酵母菌为模板Zr0₂核壳微球和实心微球的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酵母菌的形貌
• 2 空心微球的形貌'>2.3.2 Zr0₂空心微球的形貌
• 2 空心微球的结构'>2.3.3 Zr0₂空心微球的结构
• 2 空心微球的孔结构'>2.3.4 Zr0₂空心微球的孔结构
• 2 空心微球的红外光谱分析'>2.3.5 Zr0₂空心微球的红外光谱分析
• 2 核壳微球的形貌'>2.3.6 Zr0₂核壳微球的形貌
• 2 核壳微球的结构'>2.3.7 Zr0₂核壳微球的结构
• 2 核壳微球的孔结构'>2.3.8 Zr0₂核壳微球的孔结构
• 2 实心微球的形貌'>2.3.9 Zr0₂实心微球的形貌
• 2 实心微球的结构'>2.3.10 Zr0₂实心微球的结构
• 2 实心微球的孔结构'>2.3.11 Zr0₂实心微球的孔结构
• 2 空心微球、核壳微球和实心微球的形成机理'>2.4 Zr0₂空心微球、核壳微球和实心微球的形成机理
• 2.5 本章小结
• 2'>第3章 以茶花粉为模板仿生合成微/纳米结构三角形Zr0₂
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 2 的制备'>3.2.3 微/纳米结构三角形Zr0₂的制备
• 3.2.3.1 水浴-陈化法
• 3.2.3.2 超声法
• 3.2.3.3 微波法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 茶花粉的形貌
• 2 的形貌'>3.3.2 实心结构三角形Zr0₂的形貌
• 2 的结构'>3.3.3 实心结构三角形Zr0₂的结构
• 2 的形貌与结构'>3.3.4 中空结构三角形Zr0₂的形貌与结构
• 2 红外光谱分析'>3.3.5 微/纳米结构三角形Zr0₂红外光谱分析
• 2 的形成机理'>3.3.6 微/纳米结构三角形Zr0₂的形成机理
• 2 的孔结构分析'>3.3.7 微/纳米结构三角形Zr0₂的孔结构分析
• 2 的储氢性质初探'>3.3.8 微/纳米结构三角形Zr0₂的储氢性质初探
• 3.4 本章小结
• 第4章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单