發(fā)布時(shí)間：2019-04-15 19:15

【摘要】：特殊形貌的納米結(jié)構(gòu),往往賦予材料特殊的光、電、磁等性能,尤其在光催化降解污染物、染料敏化太陽能電池、氣體傳感器等諸多領(lǐng)域顯示出極大的潛在價(jià)值。近年來在納米結(jié)構(gòu)控制領(lǐng)域取得一定的進(jìn)展,但獲得形貌和尺寸隨意調(diào)控的納米結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),需深入研究。本博士論文工作選用TiO2、ZnO、SiO2等材料作為研究體系,根據(jù)性能需要合成了特定形貌的納米材料,并研究其在水處理、光催化、力學(xué)、熱學(xué)等方面的應(yīng)用,努力探索物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.不同形貌納米TiO2的合成與表征：以TiF4為鈦源,利用乙醇作為溶劑,采用溶劑熱法合成了一系列的不同形貌和尺寸的納米Ti02顆粒。對(duì)這些不同形貌納米Ti02顆粒的合成過程進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn),定向吸附、奧斯特瓦爾德熟化、濕法刻蝕等理論被用來解釋其形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),在合理的機(jī)理指導(dǎo)下,控制反應(yīng)體系的物質(zhì)組成、反應(yīng)溫度及pH等因素可以更好地控制形貌。研究表明,本實(shí)驗(yàn)提供了一種普適的方法,可以應(yīng)用于合成不同形貌的納米氧化物。 2.特殊形貌Ti02的合成及吸附Cd(Ⅱ)的性能研究：成功地制備了兩種高比表面積的Ti02顆粒,即蒲公英和球花。蒲公英和球花的形成過程表明,在蒲公英狀Ti02的演化過程中,其晶體生長(zhǎng)過程逐漸轉(zhuǎn)變成動(dòng)力學(xué)控制過程,活性的納米粒子優(yōu)先在微球表面生長(zhǎng)。以鹵化物作為形貌控制劑,沿特定方向生長(zhǎng),最終形成蒲公英狀的結(jié)構(gòu)；而球花狀的Ti02顆粒是由多層納米片層疊加形成的產(chǎn)物,其形成機(jī)理可以分為聚集、溶解-結(jié)晶和奧斯特瓦爾德熟化三個(gè)階段。水處理研究表明,這兩種特殊形貌的Ti02均是高效的治污納米材料。 3. TiO2/ZnO納米異質(zhì)結(jié)的制備及其光催化性能的研究：利用溶劑熱法成功地制備了兩種不同形貌的TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié),為特殊形貌異質(zhì)結(jié)的合成提供了一種有效的方法。TiO2/ZnO異質(zhì)結(jié)中Ti02與ZnO的耦合增加了載流子的壽命,并提高了界面電荷的分離效率。光催化研究表明,兩種異質(zhì)結(jié)均表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性和可循環(huán)使用性。同時(shí),為特定功能材料的合成做了一些嘗試性的探索。 4.單一維度納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能研究：利用介孔Si02作填料來改性環(huán)氧樹脂,并對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)、熱學(xué)、介電等性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,具有高比表面積的介孔SiOz可以提高復(fù)合材料的拉伸模量、拉伸強(qiáng)度、韌性等；同時(shí),其儲(chǔ)能模量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)降低。 5.多維度納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能研究：利用二維蒙脫土的片層結(jié)構(gòu)與納米TiO2的球形結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹脂基體相結(jié)合,充分利用不同維度填料的協(xié)同效應(yīng),來提升復(fù)合材料的綜合性能。尤其是所合成的Ti02納米粒子具有高的比表面積,能賦予材料更多的活性位點(diǎn),這將有利于促進(jìn)納米填料與環(huán)氧樹脂基體之間的界面相互作用,從而形成新的立體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來提高材料的性能。研究表明,不同維度復(fù)合材料的力學(xué)、熱學(xué)、介電等性能都有全面的提高。這種協(xié)同效應(yīng)的機(jī)理也有望應(yīng)用到其它領(lǐng)域中。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1

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