三維大孔SiO2材料的光、電功能化研究.pdf

1、本文以新型三維大孔 SiO2材料為載體，利用其毛細管效應(yīng)和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，開展了納米功能材料的制備和其在光、電方面的研究，制備出 Bi2O3/SiO2、Sn/Bi2O3/SiO2光催化材料和 polymer-S-C/SiO2電極材料，并分別進行了催化性能和電化學(xué)性能研究，具體研究工作及成果如下：
　　1、以三維骨架聚合物為整體模板，采用溶膠—凝膠法和高溫煅燒制備出新型三維大孔 SiO2材料。該大孔材料由三維彎曲延伸的納米薄層構(gòu)成，孔

2、結(jié)構(gòu)三維連續(xù)，孔壁厚度為20~30 nm，孔徑約1~2μm，表觀密度小于0.2g·cm-3，比表面積高于130 m2·g-1且孔隙率高于90％。其孔道內(nèi)的微環(huán)境具有無塵特點及微重力狀態(tài)，產(chǎn)生毛細管效應(yīng)，為探究納米功能材料的制備和優(yōu)化提高了有利條件。
　　2、以 SiO2材料為載體，通過 Bi(NO3)3·5H2O前驅(qū)物原位水解和高溫?zé)Y(jié)方法制備 Bi2O3/SiO2復(fù)合大孔材料。通過氮氣吸附、SEM、XRD、PL和 UV-Vis對

3、復(fù)合大孔材料進行了表征，并以有機染料羅丹明 B為目標降解物，考察了其可見光光催化性能。結(jié)果表明 Bi2O3以納米微粒方式均勻地沉積在 SiO2三維薄層上，并呈現(xiàn)出優(yōu)美的花骨朵形狀。在可見光照射下，該復(fù)合大孔材料能高效催化羅丹明B，當(dāng)Bi2O3的負載量為78.2 wt.%時，其活性最大且降解率達96%。
　　3、對 SiO2材料進行 Bi2O3負載及 Sn摻雜，通過化學(xué)沉淀法將 Bi2O3和 Sn引入 SiO2三維孔道表面制備 Sn

4、/Bi2O3/SiO2復(fù)合材料，并利用XPS、XRD、PL及 UV-Vis等方法研究 Sn摻雜及其摻雜量對 Bi2O3光譜特征和晶體結(jié)構(gòu)等的影響。以羅丹明 B作為目標降解物，考察了 Sn的摻雜量對該復(fù)合材料光催化活性的影響。結(jié)果表明：摻雜適量的Sn可以有效地抑制由γ、β亞穩(wěn)相向α穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變，從而得到含有γ、β相的Bi2O3。經(jīng)Sn摻雜后的復(fù)合材料對可見光（λ≥420 nm）具有良好的吸收能力，光譜響應(yīng)范圍增大，對比 Bi2O3/SiO2

5、的催化活性，Sn/Bi2O3/SiO2對應(yīng)的催化活性有較明顯的提高，且 Sn/Bi=0.02對應(yīng)催化劑的可見光催化活性最強，降解率高達98%。
　　4、以 SiO2材料為基體，通過原位聚合及真空熱解的方法制備 C/SiO2復(fù)合材料，并在孔道表面負載單質(zhì)硫及聚合物（polymer）膜后獲得具有 polymer-S-C/SiO2多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合大孔電極材料。利用SEM對樣品結(jié)構(gòu)進行表征，并測定了其比表面積；以復(fù)合大孔電極材料為正極裝配鋰