【摘要】：微納米材料因獨特的物理化學(xué)性能在催化、傳感、儲能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,因此制備新穎的金屬氧化物納米材料、控制其形貌的結(jié)晶尺寸與維度、研究其生長機制等成為該領(lǐng)域研究的熱點,促進人們深入研究微納米結(jié)構(gòu)與材料功能之間的關(guān)系,高效利用微納米結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)業(yè)化。本論文以半導(dǎo)體金屬氧化物(ZnO和WO_3)微納米材料為研究對象,制備出新穎的ZnO和WO_3納米材料,并探討其可能形成的機理,測試了半導(dǎo)體材料的光催化性能或者氣敏活性。(1)采用水熱法,利用丙三醇輔助合成出三維花球狀的ZnO納米結(jié)構(gòu),分布均勻,其花球狀的直徑約在5 μm。根據(jù)不同的反應(yīng)時間,提出了納米材料可能的形成機制即成核-溶解-重結(jié)晶的生長機理。我們考察了 ZnO的氣敏活性,花球狀ZnO對丙酮表現(xiàn)出良好的氣敏活性,隨著丙酮濃度的升高,氣敏活性也增高。在200ppm丙酮下,更快的響應(yīng)時間為8s,恢復(fù)時間為2s。(2)采用簡單和環(huán)境友好的水熱路線合成了六角蓮的氧化鋅納米晶體。該結(jié)構(gòu)是由10-20 nm厚度的納米片組成。我們通過X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對其結(jié)構(gòu)、形貌和尺寸進行了表征。此外,氧化鋅光催化顯示良好的光催化活性,并分析了該結(jié)構(gòu)在光催化降解羅丹明B溶液(RhB)的優(yōu)勢。(3)通過乙二胺四乙酸(EDTA)調(diào)控下的水熱法合成出了山茶花狀WO_3,通過對實驗條件的控制,我們發(fā)現(xiàn)乙二胺四乙酸的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用對這種獨特結(jié)構(gòu)的形成有一定的影響。通過對實驗反應(yīng)時間的控制,我們對這種新穎結(jié)構(gòu)的形成提出了成核-溶解-重結(jié)晶的自組裝生長機理。合成出的WO_3在對亞甲基藍溶液(MB)的降解中表現(xiàn)出較高的光催化活性。(4)我們通過直接沉淀法制備出金屬鹽,利用無機鹽作為"犧牲模板"制備出雙殼狀WO_3空心微球。我們通過X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和場發(fā)射透射電鏡(TEM)手段對其的結(jié)構(gòu)、形貌和尺寸進行了表征。此外,我們還通過熱重(TG)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)分析來分析雙殼狀WO_3微球。這種三維分層的結(jié)構(gòu)有較大的比表面和介孔結(jié)構(gòu),并具有較好的光催化性能。
[Abstract]:Because of its unique physical and chemical properties, micronanomaterials are widely used in the fields of catalysis, sensing and energy storage. Therefore, novel metal oxide nanomaterials are prepared to control the crystal size and dimension of their morphology. The study of its growth mechanism has become a hot topic in this field, which promotes the in-depth study of the relationship between microstructures and the function of materials, and makes efficient use of microstructures to industrialize them. In this thesis, novel semiconductor metal oxide (ZnO and WO_3) nanomaterials were prepared and the possible mechanism of their formation was discussed. The photocatalytic properties or gas sensing activity of semiconductor materials were tested. (1) Three-dimensional flower globular ZnO nanostructures were synthesized by hydrothermal method, and their diameter was about 5 渭 m. According to different reaction time, the possible formation mechanism of nanomaterials, that is, nucleation, dissolution and recrystallization, was proposed. The gas-sensitive activity of ZnO was investigated. The flower-shaped ZnO showed a good gas-sensitive activity to acetone, and the gas-sensitive activity increased with the increase of acetone concentration. Under 200ppm acetone, the faster response time is 8 s and the recovery time is 2 s. (2) the hexagonal ZnO nanocrystals were synthesized by a simple and environmentally friendly hydrothermal route. The structure is composed of 10-20 nm nanowires. The structure, morphology and size were characterized by X ray powder diffraction (XRD) (XRD), scanning electron microscopy (SEM). In addition, zinc oxide showed good photocatalytic activity. The advantages of this structure in photocatalytic degradation of (RhB) in Rhodamine B solution were analyzed. (3) Camellia-like WO_3, was synthesized by hydrothermal method under the control of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA). We found that the structure orientation of ethylenediamine tetraacetic acid has a certain influence on the formation of this unique structure. By controlling the reaction time, the mechanism of nucleation, dissolution and recrystallization is proposed. The synthesized WO_3 showed high photocatalytic activity in the degradation of (MB) in methylene blue solution. (4) the metal salts were prepared by direct precipitation, and the hollow WO_3 hollow microspheres were prepared by inorganic salts as "sacrificial templates". The structure, morphology and size were characterized by X-ray powder diffraction (XRD),) scanning electron microscope (SEM) and field emission transmission electron microscopy (TEM). In addition, the double shell WO_3 microspheres were analyzed by thermogravimetric (TG) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis. The three dimensional layered structure has larger specific surface and mesoporous structure and has better photocatalytic performance.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O643.36

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本文編號：2285436