纳米/微米氧化物、硫化物的形貌控制和催化性能研究

论文摘要

通过水热/溶剂热合成方法和普通溶液方法,合成得到了不同形貌的ZnO和CuO。改变Zn（NO3）2与甲醇或乙醇的比例,使用溶剂热法可获得“橄榄球”形、圆球形和双“螺丝帽”形微米ZnO,并探讨了其可能的形成机理。使用前驱体[Cu（NH3）4]（NO3）2水热合成得到“玫瑰花”状CuO,通过改变反应条件,可逐渐得到球形CuO。在1∶1的氨水中,不加表面活性剂,使用CuCl2水热反应得到“蒲公英”状纳米氧化铜,若加有OP乳化剂可得到“菊花”状CuO,加入油酸钾则得到圆球形CuO。 使用DSC技术对不同形貌和表面结构的ZnO、CuO和MnO2对高氯酸铵（AP）的催化性能进行了研究。结果表明:（A）催化剂表面结构对催化性能的影响要大于粒径的影响。（B）使用KOH/NH3路线制备得到的Cu（OH）2/CuO纳米复合材料能有效的催化AP的分解,表现为329.37℃的单放热峰,是一种潜在的优良铜系催化剂。（C）不同制备方法得到的MnO2对AP的催化均表现为单放热峰。（D）使用MnSO4和KMnO4水热制备得到的MnO2纳米棒催化AP分解,峰温仅为288.70℃。（E）相比纳米粒子的粒径,形貌对催化性能有更重要的影响。 使用不同结构的配合物作为金属源前驱体与硫脲水热反应制备CuS。研究发现:（A）使用Cu（2-pac）2或Cu（2-pac）2（H2O）2与硫脲水热反应,当温度高于150℃时,主要得到直径1μm左右,长度达20μm的微米线。而当温度低于130℃时,得到棕红色单晶,单晶结构分析表明其结构与使用KSCN代替硫脲合成的配合物结构完全相同,在单晶结构证据的基础上,探讨了硫脲在水热条件下可能的转变机理。（B）结构类似的两个铜配合物[Cu2（ip）2（phen）2H2O]n和[Cu（nip）（phen）]n,作为金属源前驱体与硫脲180℃水热反应得到2-3μm不规则的球形CuS。（C）使用混合价铜配合物[Cu2（2-pac）2（NO3）,（H2O）]n作为金属源前驱体,与硫脲150℃水热反应得到的CuS纳米花。 对前驱体M（S2CNEt2）3（M=Bi、Sb）在氮气气氛下于管式炉中热解和高压釜中无溶剂热解实验研究表明,前驱体在管式炉中热分解得到Bi2S3和Sb2S3微米棒,而在高压釜中无溶剂热解得到直径约为100-300nm,长度为3-7μm的Bi2S3纳米棒。研究还发现,前驱体在少量铵盐存在下,溶剂热反应得到“绒球”状M2S3,并探讨了其可能的生成机理。使用前驱体M（S2CNC4H8）3（M=Bi、Sb）,选择微乳液体系水/三氯甲烷/CTAB,水热微乳液法制备得到了Sb8O11Br2纳米带和BiOBr纳米薄片。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.1.1 纳米材料研究的历史与现状
• 1.1.2 纳米材料的用途
• 1.2 纳米粒子的制备方法
• 1.2.1 沉淀法
• 1.2.2 电化学还原法
• 1.2.3 辐射合成法
• 1.2.4 超声化学法
• 1.2.5 前驱体热解法
• 1.2.6 溶胶凝胶法
• 1.2.7 微乳液法
• 1.2.8 水热/溶剂热法
• 1.2.9 模板合成法
• 1.2.10 微生物法
• 1.3 不同形貌纳米粒子的性质及应用
• 1.4 水热溶剂热条件下纳米粒子的形貌控制
• 1.5 本论文的选题思路
• 参考文献
• 4ClO₄催化作用研究'>第二章 纳米/微米氧化物的形貌控制及其对NH₄ClO₄催化作用研究
• 2.1 引言
• 2.2 试剂与仪器
• 2.3 醇热法制备“橄榄球”状微米ZnO
• 2.3.1 样品制备
• 2.3.2 产物表征
• 2.3.3 可能的机理分析
• 2.3.4 催化作用研究
• 2.4 不同制备方法制备得到的纳米/微米ZnO的催化性能
• 2.4.1 样品制备
• 2.4.2 产物表征
• 2.4.3 催化作用研究
• 2.5 前驱体水热制备“玫瑰花”状氧化铜
• 2.5.1 样品制备
• 2.5.2 产物表征
• 2.5.3 催化作用研究
• 2.6 不同制备方法制备得到的纳米/微米CuO的催化性能
• 2.6.1 三乙胺作为沉淀剂水热制备得到的氧化铜的催化作用研究
• 2.6.2 不同表面活性剂修饰得到的氧化铜
• 3路线制备得到的氧化铜'>2.6.3 常温常压KOH/NH₃路线制备得到的氧化铜
• 2的催化性能'>2.7 不同形貌MnO₂的催化性能
• 2.7.1 样品制备
• 2.7.2 产物表征
• 2.7.3 催化作用研究
• 2.8 热分析动力学
• 2.8.1 非等温动力学计算的原理
• 2/CuO复合催化剂对AP催化热分解动力学'>2.8.2 Cu（OH）₂/CuO复合催化剂对AP催化热分解动力学
• 2对AP催化热分解动力学'>2.8.3 MnO₂对AP催化热分解动力学
• 2.8.4 ZnO对AP催化热分解动力学
• 2.9 小结
• 参考文献
• 第三章 配合物作为金属源前驱体合成硫化铜纳米晶的形貌和机理研究
• 3.1 引言
• 3.2 不同配位数的铜源前驱体的影响
• 3.2.1 配合物的制备及结构
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.3 表征与讨论
• 3.3 结构类似的铜配合物
• 3.3.1 配合物的制备及表征
• 3.3.2 样品制备
• 3.3.3 表征与讨论
• 3.4 混合价铜配合物作为铜源
• 3.4.1 配合物的制备及表征
• 3.4.2 样品制备
• 3.4.3 表征与讨论
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 单分子前驱体水热溶剂热制备硫族纳米/微米晶及其形貌控制
• 4.1 引言
• 4.2 前驱体的制备及结构
• 2S₃、Sb₂S₃'>4.3 无溶剂热分解制备纳米/微米Bi₂S₃、Sb₂S₃
• 4.3.1 纳米/微米粒子的制备
• 4.3.2 结果讨论
• 2S₃、Sb₂S₃'>4.4 水热/溶剂热制备纳米Bi₂S₃、Sb₂S₃
• 4.4.1 纳米/微米粒子的制备
• 4.4.2 结果讨论
• 8O₁₁Br₂'>4.5 微乳液法制备纳米BiOBr和Sb₈O₁₁Br₂
• 4.5.1 纳米/微米粒子的制备
• 4.5.2 结果讨论
• 4.6 小结
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 攻读博士期间承担的科研项目及完成的教学工作
• 致谢