本文關(guān)鍵詞：自組裝法制備幾種多維無(wú)機(jī)納米材料及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：具有特殊尺寸、特殊結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)納米材料不僅具有納米結(jié)構(gòu)單元特有的一些性質(zhì),還可能具有由這些基本單元組合在一起后形成的協(xié)同效應(yīng),使得它們?cè)谀茉创鎯?chǔ)與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染問(wèn)題方面有著廣泛的應(yīng)用前景和重要的使用價(jià)值,所以近年來(lái)人們一直致力于無(wú)機(jī)納米材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑工程。但目前,由于現(xiàn)有的無(wú)機(jī)納米材料的合成方法的可控性較差,且缺少對(duì)材料的形成機(jī)理的解釋以及材料的結(jié)構(gòu)與其性能之間的聯(lián)系,嚴(yán)重影響了無(wú)機(jī)納米材料在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染方面的應(yīng)用。本論文采用自組裝法設(shè)計(jì)了合適的合成方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)幾種多維無(wú)機(jī)納米材料的可控合成,并且結(jié)合材料本身的性能和針對(duì)目前嚴(yán)重的能源短缺問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題,將其用于新型儲(chǔ)能裝置超級(jí)電容器或光催化降解高色度、難降解的有機(jī)廢水污染物RhB的應(yīng)用中。還對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)性以及材料的形成機(jī)理做了初步的探討。本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下:1、采用自組裝法中的自下而上法,利用表面活性劑分子在自組裝過(guò)程中形成的反層狀膠束作為無(wú)機(jī)前驅(qū)體的生長(zhǎng)模板,于同一個(gè)反應(yīng)體系中制備出了皆為2D結(jié)構(gòu)的NiO和NiCo2O4材料,并通過(guò)XRD、FESEM、TEM、HRTEM、氮?dú)馕矫摳角�和電化學(xué)性能檢測(cè)等,對(duì)樣品的物相、結(jié)構(gòu)、及電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。通過(guò)FESEM和TEM分析的結(jié)果我們發(fā)現(xiàn),NiO和NiCo2O4皆為均一的2D納米片,其納米片的平均長(zhǎng)度和厚度分別為(0.24μm,9 nm)和(1~6μm,28 nm)。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)電流密度為1 A/g時(shí),NiO和NiCo2O4納米片的比電容最大,分別為405和876 F/g。經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后,Ni O和NiCo2O4納米片分別保留了首次放電容量的88%和86.5%,這說(shuō)明兩種材料都具有良好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。2、利用表面活性劑分子在自組裝過(guò)程中形成的反層狀膠束作為T(mén)iO2前驅(qū)體鹽的生長(zhǎng)模板,并改變鈦源的加入量,制備出了三種兩相共存的TiO2。通過(guò)XRD、拉曼、FESEM,TEM、XPS、氮?dú)馕矫摳角�、PL、DRS及光催化性能實(shí)驗(yàn)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,三種材料都是由銳鈦礦相和TiO2(B)相組成的雙相TiO2,兩相共存于TiO2可以有效地抑制光生電子空穴的復(fù)合,從而使材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。此外,隨著鈦源量的增加,三種產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)從分散的2D納米片慢慢變?yōu)橛?D納米片組成的3D球狀聚集體,而且產(chǎn)物中銳鈦礦相的相對(duì)比例及其比表面積也逐漸變大,這有助于提高材料對(duì)有機(jī)污染物RhB的吸附性能和光降解性能。在經(jīng)過(guò)16分鐘的紫外光照射后,溶液中的RhB被完全降解。在三種產(chǎn)物中,2.5-TiO2樣品表現(xiàn)出最優(yōu)的光降解性能。與此同時(shí),循環(huán)性能的測(cè)試結(jié)果表明,2.5-TiO2樣品還具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和低的性能損失(8%)。3、通過(guò)將水熱反應(yīng)中的自組裝過(guò)程和煅燒處理結(jié)合起來(lái)成功制備出了高純度的一維Bi2GeO5納米棒,并通過(guò)XRD、FESEM、TEM和TG等測(cè)試手段對(duì)其物相、形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。另外,還通過(guò)光催化降解羅丹明B(RhB)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了其光催化性能。結(jié)果表明,制得的產(chǎn)物Bi2GeO5純度高,且具有均一的棒狀形貌和良好穩(wěn)定的光催化活性。隨著B(niǎo)i2GeO5光催化劑用量的增加,其催化降解RhB的效果先顯著提高隨后又降低,當(dāng)Bi2GeO5的質(zhì)量濃度為1.5 g/L、光照時(shí)間為150 min時(shí)其光降解率最高,達(dá)90.4%,優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的材料的性能。
【關(guān)鍵詞】：自組裝 納米結(jié)構(gòu) 超級(jí)電容器 光降解
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 引言12-14
• 1.2 納米材料的概述14-17
• 1.2.1 納米材料的分類(lèi)14-15
• 1.2.2 納米材料的性能15-16
• 1.2.3 納米材料的發(fā)展16-17
• 1.3 自組裝制備多維納米材料17-20
• 1.3.1 晶體結(jié)構(gòu)各向異性導(dǎo)向合成18-19
• 1.3.2 有機(jī)高分子或表面活性劑導(dǎo)向合成19-20
• 1.4 多維納米材料在能源和環(huán)境方面的應(yīng)用20-22
• 1.4.1 超級(jí)電容器方面的應(yīng)用20-21
• 1.4.2 光催化方面的應(yīng)用21-22
• 1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 自組裝合成二維NiO和NiCo_2O_4納米片及電化學(xué)性能研究24-41
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品25-26
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器26
• 2.2.3 樣品制備26-27
• 2.2.4 產(chǎn)物的表征與性能測(cè)試27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-40
• 2.3.1 XRD分析28-30
• 2.3.2 微觀結(jié)構(gòu)分析30-32
• 2.3.3 BET分析32-33
• 2.3.4 形成機(jī)理分析33-35
• 2.3.5 電化學(xué)性能分析35-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 3 自組裝制備三種形貌不同的雙相TiO2及其光催化性能研究41-59
• 3.1 引言41-42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品42-43
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器43
• 3.2.3 樣品制備43-44
• 3.2.4 產(chǎn)物的表征及性能測(cè)試44-45
• 3.3 結(jié)果分析與討論45-57
• 3.3.1 FTIR分析45-46
• 3.3.2 XRD分析46-47
• 3.3.3 拉曼分析47-48
• 3.3.4 XPS分析48-49
• 3.3.5 形貌分析49-51
• 3.3.6 BET分析51-52
• 3.3.7 形成機(jī)理分析52-53
• 3.3.8 光學(xué)性質(zhì)分析53-54
• 3.3.9 光催化機(jī)理分析54-55
• 3.3.10 光催化性能分析55-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 4 一維Bi_2GeO_5納米棒的制備及其光催化性能研究59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分60-64
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品60-61
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器61
• 4.2.3 樣品制備61-62
• 4.2.4 產(chǎn)物的表征和性能檢測(cè)62-64
• 4.3 結(jié)果與討論64-72
• 4.3.1 XRD分析64-65
• 4.3.2 FTIR分析65-66
• 4.3.3 形貌分析66
• 4.3.4 TG分析66-67
• 4.3.5 形成機(jī)理分析67-68
• 4.3.6 UV-Vis DRS分析68-69
• 4.3.7 光催化性能分析69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 5 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-90
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果90-91
• 致謝91-92

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：自組裝法制備幾種多維無(wú)機(jī)納米材料及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：255031