基于AAO制备的低维材料及其在环境催化中的应用

论文摘要

催化是最早利用诸如纳米粒子和纳米线等低维材料的领域之一。本论文利用阳极氧化铝（AAO）为基础,结合水热、溶胶凝胶（sol-gel）、化学改性等手段制备了多种低维材料,并考察了其在催化领域特别是环境催化领域的应用:（1）制备出TiO2纳米粒子,纳米棒和纳米管。前驱体是Ti4F,pH = 1.6-2.4时,能得到管壁上有中孔存在且直径范围在100-150 nm的TiO2纳米管。（2）利用AAO为初始材料,在45oC稀磷酸中浸渍不同时间可以得到线状、带状、管状等不同形貌的氧化铝。AAO模板特殊结构和组成造成的择优溶解是不同形貌纳米氧化铝纤维形成的主要原因。单胞壁上的缺陷和单胞相连处的小孔是腐蚀和松散作用易于发生的地方,这是形成多种形貌的原因。（3） AAO制备的氧化铝纳米材料的表面酸性（阴离子插入所致）和规整取向是其对光催化降解吡啶反应产生催化作用的主要原因。由AAO制备的站立在母体模板上的规整氧化铝棒,对280 nm左右的紫外光有强烈的吸收能力。（4）葡萄糖还原-水热-AAO模板制备出填充在AAO管内的细长的银粒子。用NaOH溶去AAO模板后,得到低维纳米银片。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 低维材料
• 1.2 低维材料在催化中的应用
• 2 低维材料作为光催化剂的应用'>1.2.1 TiO₂低维材料作为光催化剂的应用
• 2O₃低维材料作为催化剂或催化剂载体的应用'>1.2.2 Al₂O₃低维材料作为催化剂或催化剂载体的应用
• 2O₃低维材料在催化中的应用'>1.2.3 Ag 和Ag/Al₂O₃低维材料在催化中的应用
• 1.3 低维材料的常见制备方法
• 1.3.1 溶胶-凝胶法（sol-gel）
• 1.3.2 沉淀法
• 1.3.3 微乳液法（反向胶束法）
• 1.3.4 水热／溶剂热反应法
• 1.3.5 水解法
• 1.3.6 模板法制备低维材料
• 1.4 由阳极氧化铝制备低维材料
• 1.4.1 阳极氧化铝简介
• 1.4.2 阳极氧化铝在低维材料制备上的应用
• 1.4.3 AAO 作为硬模板合成低维材料
• 1.5 本论文的目的和结构
• 1.5.1 本论文的目的
• 1.5.2 本论文的结构
• 参考文献
• 第二章 实验
• 2.1 AAO 模板的制备
• 2.1.1 阳极氧化实验
• 2.1.2 铝基体的去除
• 2.1.3 扩孔处理与去除阻挡层
• 2.2 X 射线光电子谱的实验
• 2.3 向 AAO 模板孔洞中沉积银的实验
• 2.3.1 直接扩散方法
• 2.3.2 化学方法
• 2.3.3 真空蒸镀银
• 2.4 氧化铝纳米材料辅助紫外可见光降解吡啶实验
• 2.4.1 主要试剂及仪器
• 2.4.2 氧化铝纳米材料的制备
• 2.4.3 光催化降解实验
• 2纳米材料光降解吡啶悬浊液的实验'>2.5 低维 TiO₂纳米材料光降解吡啶悬浊液的实验
• 2.6 催化剂表征
• 2.6.1 AFM，SEM 和 TEM
• 2.6.2 XRD
• 2.6.3 比表面积和孔分布（BET）
• 2.6.4 UV-Vis 漫反射光谱
• 第三章 规整阳极氧化铝膜的制备和表征
• 3.1 引言
• 3.2 制备规整均匀 AAO 模板的关键因素
• 3.2.1 电解质的影响
• 3.2.2 阳极电压的影响
• 3.2.3 酸度、温度和氧化时间的影响
• 3.3 AAO 模板的表征
• 3.3.1 AAO 模板的形貌表征
• 3.3.2 AAO 的热稳定性
• 3.3.3 AAO 的化学环境
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 二氧化钛低维材料的制备及在环境催化中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 低维二氧化钛纳米材料的制备
• 4.2.1 醇盐水解法制备二氧化钛纳米粒子
• 4.2.2 醇盐水热法制备二氧化钛纳米粒子
• 4.2.3 溶胶凝胶沉积法制备二氧化钛一维纳米棒
• 4.3 溶胶凝胶沉积法制备二氧化钛一维纳米管
• 4.3.1 溶胶凝胶沉积法制备二氧化钛一维纳米管
• 4.3.2 溶胶凝胶沉积法制备二氧化钛一维纳米管的形成机理
• 4.3.3 二氧化钛一维纳米管的其它性质
• 2纳米材料光降解吡啶悬浊液的研究'>4.4 低维 TiO₂纳米材料光降解吡啶悬浊液的研究
• 2光催化剂的降解效率'>4.4.1 TiO₂光催化剂的降解效率
• 4.4.2 吡啶降解的动力学
• 2O₂对降解吡啶的影响'>4.4.3 溶液pH 值和添加H₂O₂对降解吡啶的影响
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 氧化铝低维材料的制备及其在环境催化中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 不同形貌的氧化铝纳米材料的制备
• 5.2.1 纤维状氧化铝纳米材料的制备
• 5.2.2 带状氧化铝纳米材料的制备
• 5.2.3 站立在母体氧化铝膜上的氧化铝纳米棒的制备
• 5.2.4 管状氧化铝纳米管的制备
• 5.3 从 AAO 制备不同形貌的氧化铝纳米材料的形成机理
• 5.3.1 从AAO 的结构分析氧化铝纳米材料的形成原因
• 5.3.2 AAO 模板的正反面在稀磷酸中的不同溶解行为
• 5.3.3 从AAO 的组成分析氧化铝纳米管的形成原因
• 2O₃纳米材料在光催化降解吡啶中的应用'>5.4 低维 Al₂O₃纳米材料在光催化降解吡啶中的应用
• 2O₃在光催化降解吡啶中的应用'>5.4.1 不同制备方法得到的Al₂O₃在光催化降解吡啶中的应用
• 5.4.2 不同结构特征的影响
• 5.4.3 氧化铝纳米纤维降解喹啉和联吡啶
• 5.4.4 氧化铝纳米材料辅助紫外可见光降解吡啶的动力学研究
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 2O₃低维材料的制备及在催化中的应用'>第六章 Ag, Ag/Al₂O₃低维材料的制备及在催化中的应用
• 6.1 引言
• 6.1.1 低维Ag 纳米粒子与催化
• 6.1.2 制备和控制低维Ag 纳米粒子
• 6.1.3 本章目的
• 6.2 在 AAO 模板上利用不同沉积方法制备 Ag 纳米粒子
• 6.2.1 化学沉积方法
• 6.2.2 直接扩散法
• 2O₃纳米管'>6.3 水热合成还原法制备 Ag 粒子填充的 Al₂O₃纳米管
• 6.3.1 合成方法
• 6.3.2 结果与讨论
• 6.4 利用 AAO 研究载体孔洞尺寸对负载银粒子团聚的影响
• 6.4.1 阳极氧化铝负载的银催化剂的制备
• 6.4.2 载体的形貌特征
• 6.4.3 负载银催化剂的表征
• 6.4.4 载体的孔洞尺寸对银粒子团聚的影响
• 6.4.5 团聚对银粒子电子性质的影响
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论
• 作者简介及发表文章目录
• 致谢