本文關(guān)鍵詞：金屬氧化物基納米材料的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 納米材料 鋁熱劑 核殼結(jié)構(gòu) 酸堿性位 熱值 包覆

【摘要】：近些年,經(jīng)過科學(xué)家們不懈地研究發(fā)現(xiàn),利用一些新的技術(shù)以及新的方法,可以達(dá)到人與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的雙贏狀態(tài)。而納米技術(shù)的發(fā)展,標(biāo)志著人類利用自然、改造自然的能力又進(jìn)入到一個新階段。納米材料由于粒徑尺寸上的特殊性,使得納米材料具有與傳統(tǒng)材料不一樣的特殊性質(zhì)。在眾多的納米材料中,金屬氧化物納米材料由于其特殊的性質(zhì)受到廣大科學(xué)工作者的青睞,被廣泛應(yīng)用于催化劑、復(fù)合材料、熒光材料、陶瓷及半導(dǎo)體等眾多領(lǐng)域。在金屬氧化物研究領(lǐng)域中,含能材料以及四價金屬氧化物納米材料的發(fā)展尤為迅速。含能材料具有很高的能量密度,廣泛應(yīng)用于我國國防事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)之中。鋁熱劑是一種很重要的含能材料,自十八世紀(jì)俄國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鋁熱反應(yīng)以來,鋁熱劑已經(jīng)發(fā)展了二百年。鋁熱劑作為一種高質(zhì)量密度、高能量密度及高安全性能的含能材料一直受到科學(xué)家們的關(guān)注。除了含能材料,四價金屬氧化物納米材料是另一種很重要的金屬氧化物納米材料。例如Zr02、Ce02、Ti02等四價金屬氧化物納米材料。被廣泛的用于陶瓷、電子、光學(xué)、生物、機(jī)械、航空航天及化學(xué)等領(lǐng)域。。ZrO：具有很高的熱穩(wěn)定性以及很高的化學(xué)穩(wěn)定性。更重要的是,氧化鋯是一種同時具有酸性中心和堿性中心,而且同時具有氧化性和還原性的金屬氧化物。由于這些性質(zhì),Zr02在催化領(lǐng)域的應(yīng)用得到很多科學(xué)家的認(rèn)可。本文首先針對傳統(tǒng)方法制備的鋁熱劑金屬氧化物納米材料成本高、熱值不高、點火點高,而且釋放速率也不容易控制等缺點,設(shè)計出一種核殼結(jié)構(gòu)Al@金屬氧化物納米復(fù)合材料,創(chuàng)制一種核殼結(jié)構(gòu)Al@金屬氧化物納米復(fù)合材料制備的新方法。以電爆法制備的納米級Al作為鋁源,采用獨特的還原-氧化路線,實現(xiàn)多種金屬氧化物在Al核表面的均勻包覆,制備系列核殼結(jié)構(gòu)Al@金屬氧化物納米復(fù)合材料,實現(xiàn)對復(fù)合材料物質(zhì)組成、粒度分布、以及鋁核和金屬氧化物殼質(zhì)量的精確控制,制備出的鋁熱劑納米材料熱值高,點火點低而且熱釋放速率可控,為核殼結(jié)構(gòu)Al@金屬氧化物納米復(fù)合材料的設(shè)計和合成提供一種新的思路和科學(xué)依據(jù)。針對傳統(tǒng)方法制備的ZrO2納米材料,為了解決其催化反應(yīng)條件比較苛刻(反應(yīng)溫度高、反應(yīng)壓力高等)、制備成本較高、制備工藝復(fù)雜等缺陷,研究出一種新的合成方法,使用硼氫化鈉(NaBH4)作為沉淀劑,不需要添加任何表面活性劑也不需要使用任何模板,更不需要經(jīng)過高溫煅燒,直接一步合成了所需的四價金屬氧化物。這種方法制備的ZrO2納米材料制備成本較低,工藝簡單而且催化反應(yīng)條件(反應(yīng)溫度較低、反應(yīng)壓力較低等)比較溫和。之后以ZrO2納米材料作為研究對象,首先對材料進(jìn)行XRD及Raman分析,表征了材料的結(jié)構(gòu),又對材料進(jìn)行了NH3-TPD及CO2-TPD的表征,分析酸堿性位在催化反應(yīng)中的作用。之后探究了反應(yīng)時間、壓力及不同晶相的催化劑等對催化劑催化性能的影響。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 鋁熱劑 核殼結(jié)構(gòu) 酸堿性位 熱值 包覆
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 納米材料簡介15-18
• 1.1.1 納米材料的特性15-16
• 1.1.2 納米材料的制備方法16-17
• 1.1.3 納米材料的應(yīng)用前景17-18
• 1.2 金屬氧化物納米材料的制備及應(yīng)用18-25
• 1.2.1 鋁熱劑型含能材料18-20
• 1.2.2 氧化鋯納米材料20-25
• 1.3 本課題的研究目的及意義25
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗部分27-33
• 2.1 試劑及藥品27-28
• 2.2 樣品表征儀器28-33
• 2.2.1 X射線衍射儀(XRD)28-29
• 2.2.2 等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)29
• 2.2.3 X射線光電子能譜(XPS)29
• 2.2.4 掃描隧道電子顯微鏡(SEM)29
• 2.2.5 透射電子顯微鏡(TEM)29-30
• 2.2.6 能譜儀(EDS)30
• 2.2.7 拉曼光譜儀(Raman)30
• 2.2.8 低溫氮氣物理吸-脫附分析(BET)30
• 2.2.9 二氧化碳程序升溫脫附分析(CO_2-TPD)30-31
• 2.2.10 氨氣程序升溫脫附分析(NH_3-TPD)31
• 2.2.11 Zeta電位粒度儀31
• 2.2.12 差示掃描量熱儀(DSC)31
• 2.2.13 氣象色譜(GC)31-33
• 第三章 核殼結(jié)構(gòu)Al@金屬氧化物納米復(fù)合材料的設(shè)計、可控制備及熱值研究33-74
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗部分34-35
• 3.3 實驗結(jié)果與討論35-72
• 3.3.1 Al源的分析與表征35-37
• 3.3.2 Al@Fe_2O_3納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究37-44
• 3.3.3 Al@Co_3O_4納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究44-49
• 3.3.4 Al@NiO納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究49-53
• 3.3.5 Al@CuO納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究53-58
• 3.3.6 Al@PbO納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究58-63
• 3.3.7 Al@Bi_2O_3納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究63-68
• 3.3.8 Al@WO_3納米復(fù)合材料的表征及熱性能研究68-72
• 3.4 本章小結(jié)72-74
• 第四章 多孔四價金屬氧化物納米材料ZrO_2在催化氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的應(yīng)用74-83
• 4.1 引言74-75
• 4.2 實驗部分75
• 4.2.1 ZrO_2納米材料的制備75
• 4.2.2 ZrO_2納米材料的催化評價75
• 4.3 實驗結(jié)果與討論75-82
• 4.3.1 ZrO_2納米材料的XRD表征75-77
• 4.3.2 ZrO_2納米材料的Raman表征77
• 4.3.3 ZrO_2納米材料的SEM表征77-78
• 4.3.4 ZrO_2納米材料的In-situ XRD表征78
• 4.3.5 ZrO_2納米材料的NH_3-TPD78-80
• 4.3.6 ZrO_2納米材料的CO_2-TPD80
• 4.3.7 ZrO_2納米材料的催化評價80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第五章 結(jié)論83-85
• 本論文創(chuàng)新點85-87
• 參考文獻(xiàn)87-97
• 致謝97-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及獲得授權(quán)的專利99-101
• 作者和導(dǎo)師簡介101-102
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書102-103

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭保輝;王平勝;羅觀;盧校軍;;超級鋁熱劑反應(yīng)特性研究[J];含能材料;2015年10期

2 賈玉慶;劉海超;;氧化鋯負(fù)載Pd-Cu雙金屬催化劑上山梨醇選擇性氫解合成乙二醇和丙二醇（英文）[J];催化學(xué)報;2015年09期

3 王軍;張文超;沈瑞琪;葉家海;王曉偉;;納米鋁熱劑的研究進(jìn)展[J];火炸藥學(xué)報;2014年04期

4 歐陽靜;周正;倫惠林;謝亞玲;楊華明;;氧化鋯(ZrO_2)的熱、化學(xué)性質(zhì)與應(yīng)用[J];中國材料進(jìn)展;2014年06期

5 鄭保輝;王平勝;羅觀;黃勇;;超級鋁熱劑的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];材料導(dǎo)報;2014年03期

6 李雷;李彥興;姚瑤;姚良宏;季偉捷;區(qū)澤棠;;核殼結(jié)構(gòu)納米材料的創(chuàng)制及在催化化學(xué)中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年10期

7 張金超;楊康寧;張海松;梁興杰;;碳納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年Z1期

8 安亭;趙鳳起;高紅旭;郝海霞;馬海霞;;含超級鋁熱劑雙基推進(jìn)劑的感度特性[J];推進(jìn)技術(shù);2013年01期

9 王超;賀躍輝;彭超群;劉新利;張泉;;一維金屬納米材料的研究進(jìn)展[J];中國有色金屬學(xué)報;2012年01期

10 周裁民;楊雄波;許瑞珍;;納米材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];科技信息(科學(xué)教研);2008年17期

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本文編號：797376