水热和硬模板辅助制备氧化铝空心球

论文摘要

无机微／纳米空心球具有强度高、质量轻、大比表面积和耐热耐腐蚀等良好性质,应用非常广泛；而氧化铝也有着各种优异的物理化学性能,如具有小热膨胀系数、高硬度、高强度、结构坚固稳定等。氧化铝空心球同时具备了上述二者的优点,前景非常可观。基于此,本论文对氧化铝空心球的制备方法进行了研究。以葡萄糖和硝酸铝盐为原料,采用水热和硬模板辅助技术,成功制备得到氧化铝空心球。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量扩散X射线（EDX）、X射线粉末衍射（XRD）和热重分析（TGA）等对产物进行了分析和研究。主要工作和结论如下：1、首先通过催化葡萄糖聚合-原位离子吸附一步进行（一步法）制备铝／碳复合球壳结构,然后经高温分步煅烧氧化制得氧化铝空心球。实验的结果表明,一步法步骤简单,操作快捷,但所得产物结构疏松,分散性较差,粒径在微米级。此外还探讨了葡萄糖聚合过程的机制以及氧化铝空心球的形成机理。2、葡萄糖聚合成球-离子吸附分步进行（二步法）制备铝／碳复合球壳结构,然后经高温分步煅烧氧化制得氧化铝空心球。实验的结果表明,空心球表面较光滑,结构紧凑,大小较均一,分散性相对较好,粒径在亚微米级。对氧化铝空心球结构的形成过程及其可能的机理进行了分析和探讨。3、考察了正辛胺模板法和二步法加氨水沉淀法,证明其不可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 空心球材料的制备方法
• 1.2.1 模板法
• 1.2.2 逐层组装法
• 1.2.3 微乳液聚合法
• 1.2.4 喷雾反应法
• 1.2.5 超声波法
• 1.2.6 其他方法
• 1.3 空心球制备的反应机理
• 1.3.1 静电引力相互吸引机理
• 1.3.2 过饱和度机理
• 1.3.3 化学键机理
• 1.4 空心微球结构的表征方法
• 1.4.1 扫描电镜（SEM）
• 1.4.2 透射电镜（TEM）
• 1.4.3 X射线衍射（XRD）
• 1.4.4 X射线光电子能谱（XPS）
• 1.4.5 红外光谱（FTIR）
• 1.5 空心微球结构材料的应用
• 1.5.1 在催化剂领域中的应用
• 1.5.2 光电材料
• 1.5.3 新型建筑材料
• 1.5.4 磁性材料
• 1.5.5 在药物控释系统中的应用
• 1.5.6 轻体材料
• 1.5.7 隐身材料
• 1.5.8 陶瓷增韧
• 1.6 本论文的研究目的和主要研究内容
• 1.6.1 本论文研究的目的和意义
• 1.6.2 本论文主要研究内容
• 第二章 一步法制备氧化铝空心球
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料及仪器
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验流程和表征方法
• 2.3.1 实验流程
• 2.3.2 表征方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.5 机理分析
• 2.6 合成条件对空心球产品形貌的影响
• 2.6.1 水热反应时间对产品形貌的影响
• 2.6.2 水热反应温度对产品形貌的影响
• 2.6.3 硝酸铝浓度对产品形貌的影响
• 2.6.4 葡萄糖浓度对产品形貌的影响
• 2.7 小结
• 第三章 二步法制备氧化铝空心球
• 3.1 引言
• 3.2 实验原料及仪器
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验流程和表征方法
• 3.3.1 实验流程
• 3.3.2 表征方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 胶体碳球制备及表征
• 3.4.2 空心球制备及表征
• 3.5 机理分析
• 3.6 小结
• 第四章 其他方法的研究与探讨
• 4.1 实验原料及仪器
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验流程和表征方法
• 4.2.1 实验流程
• 4.2.2 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 二步法加氨水沉淀制备空心球
• 4.3.2 正辛胺为模板制备空心球
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 作者简介
• 导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书