溶劑熱合成新型功能納米材料及其光催化、電性能研究.pdf

1、借助于納米材料的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等納米效應(yīng)，納米材料在力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和催化等領(lǐng)域的都取得了突破性的進(jìn)展，這也同時(shí)促進(jìn)了納米材料的廣泛應(yīng)用。然而目前合成功能納米線的方法包括固相法、液相法和氣相法。但是目前所普遍采用的制備方法仍存在工藝復(fù)雜、制備成本高、材料比表面積小，形貌不可調(diào)控等缺點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有合成技術(shù)所存在的缺陷和理論上的空缺，本篇論文主要圍繞探索新穎簡(jiǎn)單的制備方法來(lái)開發(fā)新型功能納米材料

2、，將這些功能納米材料應(yīng)用于緩解環(huán)境及能源危機(jī)，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)表征手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果進(jìn)行合理分析，并提出一些新的科學(xué)概念及預(yù)想。本論文主要開展了以下幾部分工作:
　　 1、離子液體輔助合成BiOBr花球及在污水處理中的應(yīng)用
　　 通過離子液體輔助醇熱法簡(jiǎn)單快速地制備了BiOBr花球，此方法具有操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)物形貌均一、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，通過XRD，SEM，SAED，EXD等方法對(duì)BiOBr花球的形貌和組成進(jìn)行了表征，研究了B

3、iOBr催化劑對(duì)有機(jī)染料MB及重金屬離子Cr(Ⅵ)的吸附性能和吸附模式，另外，該催化劑在可見光照射下表現(xiàn)出很好的殺菌效果，并重點(diǎn)研究了其形貌結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑活性的影響。
　　 2、微波離子熱合成CNTs-TiO2復(fù)合材料及其應(yīng)用于含Cr(Ⅵ)污水的處理
　　 采用微波輔助離子熱合成法快速高效制得了多孔單晶氧化鈦附著在碳納米管上的復(fù)合材料，其單晶氧化鈦顆粒大小為50 nm左右，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間可以控制氧化鈦{001}面的暴露率

4、。我們還著重研究了氧化鈦不同晶面暴露({001}、{101}面）對(duì)Cr(VI)去除效率的影響。結(jié)果顯示，CNTs-TiO2復(fù)合材料對(duì)Cr(Ⅵ)的還原效率要明顯高于商業(yè)化P25，而且表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，可很好的重復(fù)使用。同時(shí)，考察了碳納米管在TiO2光還原Cr(Ⅵ)過程中的重要作用。
　　 3、微波合成{001}和{010}高能面暴露的立方塊TiO2單晶及其催化性能研究
　　 采用微波輔助離子熱合成法快速高效首次合成{00

5、1}和{010}高能面暴露的立方塊六面體TiO2單晶，通過原位引入十二烷基苯磺酸鈉作為分散劑，使得立方塊TiO2單晶更加均勻分散。采用FESEM、XRD、TEM、PL等測(cè)試手段，對(duì)產(chǎn)物形貌和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并重點(diǎn)研究了{(lán)001}和{010}高能面對(duì)催化結(jié)果的影響。結(jié)果顯示{001}和{010}高能面暴露的立方塊TiO2單晶在對(duì)RhB的降解和光催化制氫的效果都要優(yōu)于{001}面和{101}面暴露的十面體TiO2。
　　 4、超

6、長(zhǎng)銅納米線的合成及在透明導(dǎo)電材料中的應(yīng)用
　　 我們通過溶劑熱的方法合成了超長(zhǎng)單晶銅納米線，這種合成方法反應(yīng)條件溫和、簡(jiǎn)單易行。通過FESEM、TEM、XRD等對(duì)銅納米線進(jìn)行形貌、晶體結(jié)構(gòu)表征。FESEM結(jié)果顯示銅納米線的平均直徑約為78 nm，長(zhǎng)度約為300～500μm。TEM結(jié)果顯示，銅納米線是沿[011]方向生長(zhǎng)的單晶銅納米線;通過對(duì)反應(yīng)時(shí)間的控制，研究了銅納米線的生長(zhǎng)機(jī)理。制備的銅納米線通過攪拌和短暫的超聲便可均勻地分散

7、在甲苯等有機(jī)溶劑中，形成銅納米線墨水。使用真空過濾方法，可以在玻璃襯底上形成均勻的銅納米線導(dǎo)電薄膜，然后經(jīng)過氫氣氣氛退火處理后獲得的透明導(dǎo)電薄膜性能可與ITO媲美，在透光率為80-90％時(shí)，方塊電阻值為20-90Ω/sq。
　　 5、微波離子熱合成高熱穩(wěn)定多孔單晶TiO2及其鋰電性能研究
　　 采用微波輔助離子熱合成法快速高效制得了具有高結(jié)晶度、高熱穩(wěn)定性多孔單晶氧化鈦，其中離子液體作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑及{001}晶面腐蝕劑，