本文選題：碳球　切入點(diǎn)：氧化鋅　出處：《蘭州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：金屬氧化物空心球由于具有大的比表面積、大的內(nèi)部空間及厚度在納米尺度范圍內(nèi)的殼層等特性,在太陽能電池、光催化、化學(xué)傳感器和鋰電池等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,引起了廣大科研工作者的關(guān)注。大量研究結(jié)果表明,硬模板法是目前制備空心球最普適的方法,作為硬模板的新星,碳球為制備單殼層及多殼層金屬氧化物空心球提供了可能,受到了廣大科研工作者的青睞。尋找一種簡單的碳球制備方法,完善碳球的制備條件,探索其作為模板合成空心球的最佳合成條件,就成了一項非常必要而有意義的工作。本論文分別采用葡萄糖溶液直接溶劑熱法和苯酚輔助法制備了單分散碳球,探索合成條件對碳球形貌的影響,而后通過直接吸附法合成廠ZnO、Ti02和Fe203等多殼層空心球。以ZnO多殼層空心球的合成為重點(diǎn),采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及光催化測試儀等測試分析手段對不同條件下制備的ZnO空心球的結(jié)構(gòu)、形貌、電學(xué)和光催化性能進(jìn)行了細(xì)致的研究。在ZnO空心球制備方法的基礎(chǔ)上合成了TiO2、Fe2O3和Mn2O3多殼層空心球以及TiO2納米顆粒,并對其形貌和性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：(1)采用葡萄糖溶液直接溶劑熱法合成了單分散碳球,發(fā)現(xiàn)葡萄糖濃度和反應(yīng)時間對碳球的尺寸大小有著明顯的影響,碳球的尺寸隨著葡萄糖濃度和反應(yīng)時間的增加而增加,最大可以達(dá)到10μm。這主要是由于葡萄糖濃度和反應(yīng)時間的增加提高了葡萄糖脫水和聚合的程度。在此基礎(chǔ)上采用苯酚輔助溶劑熱法制備了單分散的碳球,有效解決了碳球合成的分散性問題,相比于苯酚和鄰苯二酚,間苯三酚的加入使碳球的尺寸更大,產(chǎn)量更高,我們認(rèn)為這主要是由于間苯三酚具有更多的羥基,在葡萄糖聚合反應(yīng)階段作用更強(qiáng)。(2)以碳球為模板合成了單殼層、雙殼層和三殼層ZnO空心球,對碳球模板的尺寸和ZnO空心球的殼層數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,ZnO空心球的殼層數(shù)隨著碳球尺寸的增加而增加,這是由于碳球尺寸的增加提高了Zn2+的吸附量,從而使殼層數(shù)增加。對ZnO空心球和ZnO納米顆粒進(jìn)行了光催化性能測試,ZnO納米顆粒的光催化性能最差,1h后MO溶液的濃度依然保持30%左右,而所有的空心球降解MO溶液1h的效率都可以達(dá)到90%以上,其中三殼層最快,雙殼層次之。這是由于多殼層空心球能夠使光發(fā)生多次反射和散射；可以提供更多的染料分子的附著點(diǎn)；具有優(yōu)異的光電流的產(chǎn)生和分離能力。(3)利用碳球合成了單殼層和多殼層TiO2和Fe2O3空心球,對TiCl3和FeCl3溶液濃度和TiO2和Fe2O3空心球的殼層數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)隨著TiCl3和FeCl3溶液濃度的提高,TiO2和Fe2O3空心球的殼層數(shù)增加,這是由于提高溶液金屬離子的濃度,可以增加碳球內(nèi)部吸附金屬離子的量,從而產(chǎn)生更多的殼層。此外我們還測試了多殼層TiO2空心球的光催化性能。在多殼層TiO2空心球的催化下,70 min后10 mgL-的羅丹明B的降解率達(dá)到90%以上；研究了Fe2O3空心球磁學(xué)性能,單殼層和多殼層Fe2O3空心球飽和磁化強(qiáng)度分別為2.8和13.7emug-,剩余磁化強(qiáng)度分別為0.74和1.8 emu g-。(4)利用葡萄糖和TiCl3混合溶液直接溶劑熱法合成了顆粒尺度10 nm以內(nèi)的TiO2納米顆粒,測試了其光催化性能。發(fā)現(xiàn)其光催化性能優(yōu)于P25,20 mmin后10 mg L-1的羅丹明B的降解率達(dá)到90%以上,這是由于TiO2納米顆粒具有非常大的比表面積。用葡萄糖和硝酸錳混合溶液直接溶劑熱法合成了多殼層Mn2O3空心球,研究了其鋰電性能,發(fā)現(xiàn)多殼層Mn2O3空心球作為負(fù)極材料具有很好循環(huán)性能和倍率性能,這歸結(jié)于其大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性和特殊的結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11

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