靜電噴霧制備形貌可控微米-納米材料及其性能研究.pdf

1、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微米/納米材料在航空、自動(dòng)化控制、催化、信息、生物和其他領(lǐng)域都有著廣泛的潛在應(yīng)用。其中靜電噴霧是一種制備空心、核殼和雙面神等復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米材料的高效簡(jiǎn)單的易于規(guī)模化生產(chǎn)的方法。在本文中，我們通過靜電噴霧結(jié)合熱處理工藝，制備了具有內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微米/納米材料，并研究了多孔球和響鈴球TiO2的光催化活性以及鐵磁γ-Fe2O3/反鐵磁NiO雙面神顆粒的交換偏置現(xiàn)象。
　　 首先，適當(dāng)燒結(jié)靜電噴霧所得的前驅(qū)體球，成功制備了具

2、有高催化活性的多孔結(jié)構(gòu)和響鈴結(jié)構(gòu)TiO2亞微米球。研究表明，慢升溫時(shí)Ti(OH)4先分解成TiO2骨架，隨后PVP的主鏈斷裂徹底分解后，形成了多孔結(jié)構(gòu)。快升溫時(shí)，由于內(nèi)外溫差較大，外部PVP與TiO2先形成不再收縮的堅(jiān)固外殼，隨后內(nèi)部收縮形成與外殼脫離的內(nèi)核，即響鈴結(jié)構(gòu)。前驅(qū)體的粒徑約為700nm，燒結(jié)后多孔球和響鈴球的粒徑分別為200和600nm。XRD顯示產(chǎn)物為銳鈦礦和金紅石的混合相。帶有H3型回滯環(huán)的氮?dú)馕摳角€分析說明產(chǎn)物都具

3、有介孔結(jié)構(gòu)，多孔球和響鈴球的比表面積分別為38m2/g和32m2/g，孔體積分別為0.107cm3/g和0.063cm3/g。通過在紫外光照下降解羅丹明B分析了產(chǎn)物的光催化活性，多孔球和響鈴球的催化速率常數(shù)分別為P25型TiO2的2.5倍和1.6倍。它們的高催化活性主要來源于它們特有的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。
　　 其次，利用平行針管靜電噴霧技術(shù)并結(jié)合后處理工藝制備了具有交換偏置效應(yīng)的γ-Fe2O3/NiO雙面神顆粒。利

4、用平行并列的毛細(xì)針管，在其中分別通入鐵磁和反鐵磁物質(zhì)的前驅(qū)體溶液，在適當(dāng)電壓下，制備得到γ-Fe2O3/NiO前驅(qū)體球。在不同的升溫?zé)崽幚硐拢玫搅瞬煌蚊驳摩?Fe2O3/NiO產(chǎn)物。當(dāng)升溫速率較慢時(shí)，產(chǎn)物呈碗狀，這是由于前驅(qū)體球不同成分的不對(duì)稱性收縮導(dǎo)致的；當(dāng)升溫速率較快時(shí)，得到球形顆粒。晶粒尺寸隨升溫速率增加而增大。EDS表明顆粒中的元素分布并不均勻，可進(jìn)一步證明其具有雙面神的結(jié)構(gòu)。磁滯回線顯示產(chǎn)物的飽和磁化強(qiáng)度、剩余磁化強(qiáng)度和矯