形貌可控硅基核殼材料的制備及性能.pdf

1、碩士學(xué)位論文形貌可控硅基核殼材料的制備及性能PreparationandPerformanceofShapeControlledSilicaBasedCoreShellMaterials學(xué)號：212QZ!Z魚大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要核殼結(jié)構(gòu)微納材料具有很多優(yōu)于單組份材料和傳統(tǒng)復(fù)合材料的性質(zhì)，在多相催化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)設(shè)計、制各和性能優(yōu)化是當(dāng)今材料科學(xué)和化學(xué)

2、工程領(lǐng)域的研究熱點。目前，核殼結(jié)構(gòu)微納材料的結(jié)構(gòu)和尺寸可以得到很好地控制，但有關(guān)其形貌控制的研究相對較少，且存在難以連續(xù)化制備的問題。鑒于此，本文以實現(xiàn)材料的連續(xù)化和形貌可控制備為研究目標(biāo)，采用氣溶膠噴霧干燥法、硬模板法和水熱法制備了一系列核殼結(jié)構(gòu)微納材料，并研究了它們的催化和電化學(xué)性能，為進(jìn)一步研究核殼材料可控制備方法、拓展其應(yīng)用領(lǐng)域打下了基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下。使用氣溶膠噴霧干燥法一步合成了Au@Ti02／Si02核殼材料，實現(xiàn)了核殼結(jié)

3、構(gòu)材料的連續(xù)化簡單制備，并將其應(yīng)用于對硝基苯酚(4NP)催化還原反應(yīng)。材料呈球形，表面具有纖維狀Ti02，納米金顆粒被包裹在Ti02／Si02空心微球骨架之中；當(dāng)反應(yīng)溫度為200C，NaBH4與4NP的物質(zhì)的量之比為500：1，催化劑用量為015mg／mL時，材料催化4NP反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可達(dá)95％；材料催化性能不隨使用次數(shù)增加而降低，重復(fù)使用八次4NP轉(zhuǎn)化率均在90％以上。為進(jìn)一步控制材料的形貌和結(jié)構(gòu)，并使材料在液相反應(yīng)中有更好的分離回收性

4、能，在上述球形催化材料的基礎(chǔ)上，使用硬模板法制備了立方體、橢球和花生形貌的超順磁性氧化鐵@Si02Au@C核殼材料，優(yōu)化了材料的煅燒溫度和Au擔(dān)載量，并將其應(yīng)用于4NP催化還原反應(yīng)。材料形貌特征明顯，粒徑均勻，具有清晰完整的核殼結(jié)構(gòu)，高度單分散、粒徑約為6nm的金顆粒均勻分布在Si02層和炭層之間，其超順磁性來自于煅燒過程中aFe203原位轉(zhuǎn)化為由aFe203和Fe304組成的磁性氧化鐵；當(dāng)反應(yīng)溫度為200C，NaBH4與4NP的物質(zhì)的

5、量之比為500：1，催化劑用量為015mg／mL時，材料催化4NP反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可達(dá)90％以上；材料可利用外加磁場回收，重復(fù)使用7次催化活性沒有明顯降低，且7000C煅燒后仍然保持良好的磁性和催化活性。為了拓展形貌可控硬模板法的應(yīng)用，以不同形貌Si02空殼為基礎(chǔ)，使用水熱法制備了立方體、橢球和花生形貌的雙層空心NiS電極材料，并測試了材料的本征電化學(xué)性能。材料具有均勻的粒徑和明顯的雙層空心結(jié)構(gòu)，同時存在硅酸鎳物相和硫化鎳物相；材料具有明顯的