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[硕士论文] 王浩霖
环境科学与工程 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:近些年来,具有级次结构的材料作为功能材料中的重要一类,由于它的多样性和优异性能,引起科学家广泛的兴趣。在级次结构材料中,空心核壳微球和多孔微球具有比表面积大、密度低、可利用空间大等优势,可以提供更多活性位点,缩短物质交换的距离,运载更多的物质,在能量存储、光催化、吸附、生物医学等领域有广泛的应用前景。本论文利用沉淀法合成一系列具有空心核壳结构的空心微球和具有多孔结构的CuO微球,详细探讨了其形成机理,测试了材料的电化学性能、光催化性能、吸附性能。本文主要研究结果如下:
  1.通过沉淀-煅烧的方法合成了一系列具有空心结构的金属氧化物微球,包括Co3O4、NiO、Mn2O3。目前所知,这是第一次报道无模板沉淀法合成一系列空心核壳结构的金属氧化物。这种合成方法有很多优势:简单的合成程序、通用性、普通的化学试剂。这些特点有利于大批量工业化生产空心核壳结构的金属氧化物微球。详细研究了实验变量对材料的形貌和微观形态的影响,讨论了空心核壳结构的形成机理。具有空心核壳的Co3O4微球作为锂电池负极材料,调查了其电化学性能,显示其具有杰出的性能。进一步,测试了具有空心核壳的NiO作为吸附剂的处理污水的能力,发现其具有优秀的清除污染物能力。
  2.通过配位沉淀法集合烧结处理合成由纳米颗粒组成的多孔 CuO微球。本方法中柠檬酸作为螯合剂,控制产品形成球的形态。PEG-400和 DMF作为沉淀剂,通过控制沉淀的速率来控制成核过程中粒子的生长。与传统的方法相比较,此方法是比较新颖的,避免了传统方法中控制金属离子的水解、聚合、沉淀的困难,通过螯合剂和有机沉淀剂来控制成核和纳米晶体的生长速率。这种由纳米级的建设单元构成的CuO,具有微纳米级次结构,调查了其在环境方面的应用。用H2O2作为辅助剂,用其作为光催化剂可以催化罗丹明B分解。
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