多面体羟基锡酸盐MSn（OH）6（M=Zn,Mg）的可控合成及其催化性能研究

论文摘要

文本学位论文以多面体羟基锡酸盐MSn（OH）6 （M=Zn, Mg）为研究对象,采用沉淀法可控的制备了不同形貌的多面体羟基锡酸锌ZnSn（OH）6 （ZHS）和羟基锡酸镁MgSn（OH）6 （MHS）,研究了反应物比例、反应时间、反应温度对产物的形貌、尺寸、晶相等影响,并利用XRD、SEM、TEM、UV等现代测试手段对产物进行表征。基于一系列研究结果,初步探讨了多面体的生长过程和形成机理。进一步,作为催化剂考察它们的光催化降解苯的性能,并探索催化材料的性质与催化性能之间的关系。本学位论文的主要内容如下：（1）.利用沉淀法并控制反应物的比例,可控合成具有不同形貌的的羟基ZHS,包括切角立方体、十四面体、切角八面体和正八面体。这些多面体结构的晶面面积比值R（R={111}/{100}）可以从0到∞。范围内变化。同时,研究发现过量的OH-有利于ZHS晶体{111}晶面的暴露,并展现出比{100}晶面更高的光催化降解苯活性。（2）.通过在沉淀法中控制水浴温度,获得了不同尺寸的立方体ZHS,并根据实验结果初步探讨了该反应体系中立方体ZHS的生长机理。研究结果表明,立方体ZHS的形成过程为成核自组装过程。进一步,作为催化材料应用于光催化降解苯反应,并发现在相同条件下其催化性能显著优于P25。（3）.利用沉淀法并控制反应物的比例,可控合成了具有不同形貌的MHS晶体,并发现,反应温度和反应物中OH-浓度显著地影响MHS的形貌。同时,作为光催化剂应用于光降解苯的催化反应,发现MHS具有非常优异的光催化降解能力,是一种高效稳定的催化剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微纳材料的尺寸、形貌可控合成与性能应用
• 1.2.1 微纳米材料的尺寸可控合成与性能应用
• 1.2.2 微纳米材料的形貌可控合成与性能应用
• 1.3 羟基锡酸盐的研究进展
• 1.4 羟基锡酸锌（ZHS）材料介绍
• 1.4.1 羟基锡酸锌晶体结构与性质
• 1.4.2 羟基锡酸锌材料的应用
• 1.4.2.1 光催化剂
• 1.4.2.2 气敏传感器
• 1.4.2.3 阻燃抑烟剂
• 1.4.2.4 锂离子电池负极材料
• 1.4.2.5 生物检测
• 1.4.3 羟基锡酸锌材料的制备
• 1.4.3.1 水热合成法
• 1.4.3.2 微波水热法
• 1.4.3.3 固相化学法
• 1.4.3.4 共沉淀法
• 1.4.3.5 模板法
• 1.4.3.6 超声化学法
• 1.5 羟基锡酸锌（ZHS）材料的研究现状
• 1.5.1 羟基锡酸锌研究的意义
• 1.5.2 羟基锡酸锌研究的现状及存在的问题
• 1.6 羟基锡酸镁（MHS）材料的介绍
• 1.6.1 羟基锡酸镁晶体结构和性质
• 1.6.2 羟基锡酸镁材料的应用
• 1.6.2.1 阻燃抑烟剂
• 1.6.2.2 锂离子电池材料前驱体
• 1.6.2.3 光催化剂
• 1.6.3 羟基锡酸镁的制备方法
• 1.6.3.1 水热法
• 1.6.3.2 沉淀法
• 1.7 羟基锡酸镁（MHS）材料的研究现状
• 1.7.1 羟基锡酸镁材料的研究意义
• 1.7.2 羟基锡酸镁材料的研究现状及存在的问题
• 1.8 本课题研究思路、内容及创新点
• 1.8.1 本课题的研究思路
• 1.8.2 研究方案及内容
• 1.8.3 本课题的创新点
• 第二章 实验
• 2.1 实验仪器和实验试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 样品的合成（见相应的章节）
• 2.3 样品的表征
• 2.3.1 X射线粉末衍射分析（XRD）
• 2.3.2 扫描电镜表面形貌分析（SEM）
• 2.3.3 透射电镜分析（TEM）
• 2.3.4 热分析（TG）
• 2.3.5 比表面积测定（BET）
• 2.3.6 紫外-可见漫反射吸收光谱测定（UV-Vis-DRS）
• 2.3.7 气相光催化降解苯
• 第三章 多面体羟基锡酸锌可控合成及其光催化性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.0 产物相分析与表征
• 3.3.1 热重分析（TG）
• 3.3.2 多面体结构羟基锡酸锌（ZHS）晶面的可控调节
• 3.3.3 多面体羟基锡酸锌（ZHS）的形成过程及其晶面生长机理
• 3.3.3.1 立方体结构的生长机理
• 3.3.3.2 十四面体结构的生长机理
• 3.3.3.3 八面体结构的生长机理
• 3.3.4 羟基锡酸锌（ZHS）{100},{111}晶面催化活性的表征
• 3.3.4.1 比表面积
• 3.3.4.2 紫外-可见漫反射吸收光谱
• 3.3.4.3 {100}与{111}晶面的光催化降解苯活性的表征
• 3.4 本章小结
• 第四章 立方体羟基锡酸锌尺寸可控合成及其光催化性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产物物相分析与表征
• 4.3.2 反应温度对立方体羟基锡酸锌（ZHS）尺寸的影响
• 4.3.3 立方体羟基锡酸锌（ZHS）的形成过程及其生长机理
• 4.3.4 立方体羟基锡酸锌（ZHS）光催化降解苯的活性的表征
• 4.3.4.1 比表面积
• 4.3.4.2 紫外-可见漫反射吸收光谱
• 4.3.4.3 光催化气相降解苯的活性
• 4.4 本章小结
• 第五章 羟基锡酸镁可控合成及性能的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验步骤
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 产物晶相分析与表征
• 5.3.2 OH-比例对羟基锡酸镁（MHS）晶体形貌的影响及其机理探讨
• 5.3.3 反应温度对羟基锡酸镁（MHS）形貌的影响
• 5.3.4 立方体羟基锡酸镁（MHS）的形成过程及其生长机理
• 5.3.5 羟基锡酸镁（MHS）的光催化活性的表征
• 5.3.5.1 比表面积
• 5.3.5.2 紫外-可见漫反射吸收光谱
• 5.3.5.3 光催化气相降解苯的活性
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历