本文選題：銀基納米材料 + 晶體生長機理��； 參考：《山東大學》2017年博士論文

【摘要】：在銀基納米材料的制備及性質(zhì)研究中,深入了解并掌握銀納米材料的生長機理,并根據(jù)其機理合理設計實驗過程,控制合成具有一定形貌的銀基納米材料是我們探究銀基納米材料機構(gòu)與性質(zhì)關系的基礎。根據(jù)銀納米材料的特性,設計合成銀基納米復合材料,以達到實現(xiàn)材料性質(zhì)的進一步提高也一直是人們研究的熱點。作為貴金屬的銀,具有超高的表面等離子體特性、導電性高和殺菌消毒能力良好等優(yōu)點,且價格低廉,相對于其他貴金屬而言更有利于工業(yè)化應用。本論文采用簡單的水熱法實現(xiàn)了銀納米片的大量制備,合成了具備不同殼層結(jié)構(gòu)的Ag/MnO_2空心結(jié)構(gòu),并進一步設計合成了銀基等離子體催化劑和三元催化劑,探究了這些復合材料在光、電催化等方面的應用。本論文不僅擴展了人們對銀基納米材料制備和性質(zhì)的認知,而且對其基礎理論的研究和實際工業(yè)應用都具有重要的意義。1.尺寸可控的銀納米板的大量制備及其在檢測水溶液中強氧化劑方面的應用近些年,人們對具備不同形貌納米銀納米材料的制備研究已經(jīng)非常成熟,但要實現(xiàn)其大量制備,使銀納米材料真正的應用到實際生產(chǎn)中,對我們來說仍然是一個非常巨大的挑戰(zhàn)。銀納米板的生長為動力學控制過程,前驅(qū)體原子的還原或者沉積速率相對較慢才能使原子以六方密堆積的方式排列成核,最終生成納米片結(jié)構(gòu)。人們通常采用弱的還原劑或者外加刻蝕劑等方法來制備納米板,但是產(chǎn)率都較低。為了實現(xiàn)納米板的大量制備,我們通過向水溶液體系中引入沉淀鹽(AgCl、AgBr、AgI、Ag_2CO_3、Ag_2SO_3、Ag_2C_2O_4)作為緩蝕劑。加入的AgNO_3能快速與溶液中的沉淀鹽離子結(jié)合,防止局部Ag+濃度過高的現(xiàn)象發(fā)生,實現(xiàn)在高濃度下Ag納米板的控制合成。此方法制備的納米板產(chǎn)率高,產(chǎn)量達到6g/L,且制備方法簡單易操作,有利于工業(yè)化生產(chǎn)。而且,制備的銀納米板可以有效的檢測水溶液中的強氧化劑(氧化還原電勢高于銀),線性好,檢測限低,應用前景好。2.具有可控殼層結(jié)構(gòu)的中空Ag/MnO_2材料:設計合成及其高效的ORR催化性質(zhì)中空材料由于本身具有較大的比表面積和固定的空腔結(jié)構(gòu)等特性,成為人們研究的熱點,但是殼層結(jié)構(gòu)不易調(diào)控的特點卻限制了它的一些特性的應用。雖然近些年已經(jīng)出現(xiàn)了雙殼層、多殼層的納米材料,但是殼層材料仍然比較單一,多為均一材料構(gòu)成。在上一章研究的基礎上,為了既實現(xiàn)復合材料間的協(xié)同作用又能發(fā)揮空心材料固有的特性,我們采用簡單的水溶液法制備了具備不同殼層結(jié)構(gòu)的中空Ag/MnO_2材料。在KMnO_4氧化Ag納米晶的同時進行紫外燈光照,得到的中空材料殼層是由Ag和MnO_2均勻分布構(gòu)成的;而在KMnO_4與Ag納米晶反應完成后再進行紫外光照,則得到的殼層材料是由內(nèi)殼層為MnO_2,外殼層為Ag組成。這兩種具備不同殼層結(jié)構(gòu)的中空納米材料在ORR催化方面都表現(xiàn)出明顯優(yōu)于Ag/MnO_2復合材料的催化特性。由Ag和MnO_2均勻在殼層分布構(gòu)成的中空材料能夠有利于二者之間的電子傳輸,表現(xiàn)出更高的起始電勢和更低的電子轉(zhuǎn)移阻抗,充分體現(xiàn)了二者之間的協(xié)同作用。3.類球形Ag@AgSCN等離子體光催化劑的簡易制備及其優(yōu)異的土霉素降解性質(zhì)由于銀具有良好的表面等離子體共振特性,將納米銀負載在半導體、金屬氧化物上以提高其催化降解活性一直是一個很好的途徑。例如Ag/AgX(X=Cl、Br、I)復合材料催化降解染料、抗生素等是一種快速高效且綠色環(huán)保的方法,但是鹵素銀具有在光照條件下容易分解的缺點,因此Ag/AgX(X=Cl、Br、I)催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性差。而作為一種類鹵素銀,AgSCN在光照條件下的性質(zhì)特別穩(wěn)定,不易被分解。基于上一章中對銀基復合納米材料的研究,我們通過對生長條件的調(diào)控制備了類球形的Ag@AgSCN結(jié)構(gòu),具有比表面積大,催化活性高,性質(zhì)特別穩(wěn)定等優(yōu)點,是一種非常有前途的催化劑。實驗結(jié)果表明,Ag負載量達到4.63%的類球形Ag@AgSCN復合材料對土霉素的降解效率為單純AgSCN 的 4.8 倍。4.促進Ni(OH)_2-Ag-rGO催化劑在OER過程中的電子轉(zhuǎn)移及其增強的OER催化活性Ag優(yōu)良的傳導性使其可以與很多氧化物,氫氧化物復合,提高復合物的電導率,獲得更好的電催化表現(xiàn)�；趯︺y基復合材料的研究,我們構(gòu)筑了Ni(OH)_2-Ag-rGO復合催化劑。通過Ag與rGO的協(xié)同作用,使激發(fā)的Ni(OH)_2的電子轉(zhuǎn)移到Ag顆粒上,同時利用rGO優(yōu)良的儲存電子和轉(zhuǎn)移電子的能力,使Ni(Ⅱ)上的電子被轉(zhuǎn)移出去,使Ni(Ⅱ)逐漸向Ni(Ⅲ/Ⅳ)轉(zhuǎn)化,有利于促進Ni(OH)_2催化OH-生成O_2。實驗結(jié)果表明Ni(OH)_2-Ag-rGO結(jié)構(gòu)在催化OER過程中具有明顯優(yōu)于IrO_2的電流密度和過電勢,而且性質(zhì)明顯優(yōu)于Ni(OH)_2-Ag,Ni(OH)_2-rGO,Ni(OH)_2等鎳基催化劑。此外,我們還進一步通過理論計算驗證了這種電子傳輸路徑的可行性,說明了這種復合結(jié)構(gòu)設計的合理性。
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【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O643.36

【參考文獻】

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1 丁松園;吳德印;楊志林;任斌;徐昕;田中群;;表面增強拉曼散射增強機理的部分研究進展[J];高等學校化學學報;2008年12期

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本文編號：1760489