金属氧化物微纳米结构的热力学研究

论文摘要

金属氧化物纳米材料广泛应用于光电、催化、分子筛、气敏、能量转化等领域。水热法是一种重要的合成氧化物纳米材料的方法,优点在于设备简易、只需简单地改变合成参数如温度、时间等就可以实现对产物的组成和形貌的调控。本文选择金属氧化物ZnO、MnO2、MoO3、TiO2、Fe2O3微纳米材料作为研究对象,用C-80 Calvet型微量热计对金属氧化物微纳米结构的水热制备过程进行了较为详细的原位量热研究,辅助以XRD、TEM、SEM、IR等技术手段,对在不同阶段下获得的产物的形貌、物相进行了表征,以期为金属氧化物纳米材料的水热合成提供热力学支持。主要研究内容及结论如下：（1）通过原位量热法考察了Zn（OH）42-体系、Zn（Ac）2+NaOH+C2H5OH体系、Zn（NO3）2+C2H5OH体系,原位合成了氧化锌纳米花和微米棒、氧化锌纳米棒、氧化锌微米球、碱式硝酸锌微米球,发展了一种水热法合成碱式硝酸锌微球的方法。（2）通过原位量热法考察了KMnO4+HCl体系、MnSO4+NaClO3+PVP体系,原位合成了δ-MnO2花状微米球、α-MnO2纳米棒、α-MnO2纳米管、β-MnO2纳米管。（3）通过原位量热法考察了Ti（OBu）4+ HCl体系、（NH4）6Mo7O24+HNO3+CTAB体系、FeCl3水溶液体系,原位合成了多孔金红石微球、绒球状金红石微球、多孔金红石纳米片、α-MoO3纳米带、β-FeOOH纳米棒和a-Fe203准立方体纳米粒子。对上述金属氧化物微纳米结构的形成以及相互转化机理进行了初步探讨。（4）通过绝热量热法测定了金属氧化物MnO2、MgO、CeO2、Fe2O3低维纳米材料的低温摩尔热容,建立了热容随温度变化的多项式拟合方程,根据焓、熵与热力学函数的关系,求出了78-378K温区内相对298.15K的标准热力学函数[Ht-H298.15]和[St-S29815]。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 水热法简述
• 1.2 氧化物纳米材料的水热合成研究进展
• 1.2.1 一维纳米结构
• 1.2.2 三维纳米结构
• 1.3 材料量热研究的进展
• 1.5 立题思路和研究内容
• 参考文献
• 第二章 氧化锌微纳米结构形成过程的微量热法原位研究
• 引言
• 4^2-体系'>2.1 Zn（OH）₄^2-体系
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.3 可能的机制讨论
• 2+NaOH+C₂H₅OH体系'>2.2 Zn（Ac）₂+NaOH+C₂H₅OH体系
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.3 可能的机制讨论
• 3）₂+C₂H₅OH体系'>2.3 Zn（NO₃）₂+C₂H₅OH体系
• 2.3.1 实验部分
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.3 可能的机制讨论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 二氧化锰微纳米结构形成过程的微量热法原位研究
• 引言
• 4+HCl体系'>3.1 KMnO₄+HCl体系
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.3 可能的机制讨论
• 4+NaClO₃+PVP体系'>3.2 MnSO₄+NaClO₃+PVP体系
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.3 可能的机制讨论
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 其他金属氧化物微纳米结构形成过程的微量热法原位研究
• 引言
• 4+HCl体系'>4.1 Ti（OBu）₄+HCl体系
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.3 可能的机制讨论
• 4）₆Mo₇O₂₄+CTAB+HNO₃体系'>4.2 （NH₄）₆Mo₇O₂₄+CTAB+HNO₃体系
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 可能的机制讨论
• 3水溶液体系'>4.3 FeCl₃水溶液体系
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 低维纳米氧化物的低温热容、热力学函数
• 引言
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验样品
• 5.1.2 纳米氧化物的物相和形貌表征
• 5.1.3 热容测试
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 纳米氧化物物相和形貌表征结果
• 5.2.2 纳米氧化物的低温热容
• 5.2.3 纳米氧化物的热力学函数
• 2热容增强效应'>5.2.4 MnO₂热容增强效应
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 论文创新点和结论
• 在读期间发表文章
• 致谢