论文摘要
制备具有特殊结构的纳米材料是当今材料科学研究的热点和难点之一,材料的性质不仅取决于材料的化学组成,也取决于材料各组分的凝聚态结构。相对于块体材料来说,具有特殊结构的纳米材料具有独特的光、电、磁及催化等性能。本论文主要研究了梭形CeO2、核壳结构Fe3O4/C/TiO2和中空结构C/TiO2三种纳米材料的制备方法及性能。主要结论如下:（1）以Ce（NO3）3·6H2O为铈源,尿素为沉淀剂,在120℃的条件下通过水热反应8h,用一步法制得了具有梭形的单晶Ce（OH）CO3。在实验过程中并未添加稳定剂及模板。然后将Ce（OH）CO3煅烧后得到的CeO2仍然为梭形并具有单晶结构。在实验中发现反应温度及Ce（NO3）3·6H2O的浓度对Ce（OH）CO3的形貌有重要影响,结果表明随着反应时间的进行产物逐渐变为中间粗两端尖的梭形Ce（OH）CO3。而随着反应物浓度的逐渐增加,产物表面会变得极其不光滑,并伴有大量的球形产物出现。同时也对梭形Ce（OH）CO3的生长机理进行了初步的探讨。另外以单晶的梭形CeO2为催化剂,测试了其对CO的催化氧化性能。结果表明当温度升温到190℃时,CO的转化率为66.06%。当温度升温至220℃时,CO的转化率已经可以达到了95%,表现出了良好的催化性能。（2）通过水热法制备了磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2。通过SEM和TEM可以观察到制备的Fe3O4/C具有明显的核壳结构,其中壳层C厚度大约为50nm,而制备的Fe3O4/C/TiO2粒径大约为325nm,比纯的Fe3O4微球要大65nm。同时通过对产物进行了UV-Vis、振动样品磁测计等性能分析。结果表明制备的磁载光催化剂Fe3O4/C/TiO2在紫外和可见光区范围内都有较强的吸收。并且产品的磁饱和强度值为38.8 emu/g,剩磁为6.5emu/g,矫顽力为73Oe,这些显示了产品具有很好的顺磁性,这可以降低光催化剂重复使用的回收费用。同时也对C包覆Fe3O4、TiO2包覆Fe3O4/C的实验机理进行了初步探讨。（3）通过与Fe3O4/C/TiO2相同的制备方法得到了SiO2/C/TiO2,然后通过使用HF酸将SiO2除去,即可得到空心的C/TiO2。通过SEM和TEM可以观察到得到的C/TiO2的粒径大约为500nm,并且具有明显的空心结构,壳层厚度为70nm。从XRD图中可以看到SiO2的衍射峰消失,表明SiO2被完全除去。同时还研究了葡萄糖添加量对制备的SiO2/C的影响。在实验中发现,随着添加葡萄糖量的增加,产物的壳层厚度也随着增加,但是产物的分散性变差,粒径分布不均一,对比实验结果,选出最佳的葡萄糖添加量为5g。