过渡金属复合氧化物纳米材料及负载型多酸的合成与催化性质研究
纳米科学是21世纪科学研究的前沿领域之一，纳米材料的合成与性质研究一直是科学家关注的热点。纳米材料包括纳米颗粒、纳米固体与纳米组装体系，广义上也包括介孔分子筛材料。由于小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应的影响，纳米材料在热性质、磁性质、光学性质、化学反应性和催化性质等方面表现出不同于普通材料的特性。
过渡金属复合氧化物作为一类新型无机非金属材料，应用范围十分广阔。将纳米技术引入过渡金属复合氧化物的合成、探索以过渡金属复合氧化物为基的纳米材料的特性，是对纳米科学的有益丰富。本文以双溶剂法、溶胶-凝胶法为基础，探索若干过渡金属复合氧化物纳米功能材料的合成与表征，同时注重其磁学、催化等特性。
采用双溶剂法，将M/Fe(M=Ni，Mg，Co)摩尔比为l∶2的无机盐水溶液引入到介孔分子筛SBA-15的孔道中，经处理后得到尖晶石相的MFe204一维纳米材料，其形成过程为XRD、TG-DTA、N2吸附及HRTEM结果所证实。双溶剂法可以定量将前驱体引入到硬模板孔道内，并在后处理过程中保持组分的恒定。无机盐前体的选择对于成相的热过程有较大影响，较慢的升温速率和高的焙烧温度有利于提高纳米线的晶化程度，完好的尖晶石相在900℃形成。磁性表征结果显示，尖晶石相MFe204纳米线具有超顺磁性。
以溶胶-凝胶法和采用双溶剂法，分别合成了Ln2Ti207(Ln=La、Nd、Dy、Y)纳米颗粒和纳米线；由于Ln3+／Ti4+离子半径比的不同，复合氧化物形成层状钙钛矿(Ln=La、Nd)和烧绿石(Ln=Dy、Y)两种晶相；经XRD、TG-DTA
及HRTEM结果证实，两种晶相在相同温度下形成：溶胶-凝胶法在钛酸四正丁酯-乙醇体系中进行，层状钙钛矿和烧绿石的形成温度均为750℃；双溶剂法采用SBA-15为硬模板，成相温度均为800℃。光催化降解有机染料甲基橙反应的结果显示，层状钙钛矿在此反应中具有较好的活性，而烧绿石没有表现出活性，说明晶体结构对于Ln2Ti207的光催化活性具有决定性影响，而且纳米线由于尺寸更小而具有比纳米颗粒更高的活性。
利用共合成手段，采用TEOS-柠檬酸-正丁醇体系溶胶-凝胶法，将稀土硝酸盐与钼酸铵引入到无定形Si02载体中，合成了以La2M0209/Si02为代表的负载型钼基稀土复合氧化物，XRD、TG-DTA结果证实，完整的tl-La2M0209相在800℃形成。BET、UV-VisDRS和TEM结果证实复合氧化物的粒径处于纳米数量级。甲苯气相选择性催化氧化反应的结果表明，通过溶胶-凝胶法共合成获得的催化剂，由于具有较高的比表面和较小的催化剂粒径，对于甲苯的选择性催化氧化反应具有良好的效果。
采用醚萃取法合成三种钒取代的杂多酸，H4PMOllV040、HsPMoloV2040和H6PM09V3040，以B型球形硅胶为载体，浸渍法制备了负载型杂多酸(HPA)催化剂，研究常温常压下甲醛的催化氧化反应。结果表明含钒的杂多酸催化剂能够有效去除甲醛，负载型HPA催化剂具有寿命长、有效成分不易脱落，再生方便、可重复使用等优点。
复合氧化物;纳米材料;介孔分子筛;双溶剂法;溶胶-凝胶法;纳米线;杂多酸
复旦大学
硕士
无机化学
岳斌
2006
中文
TB383
119
2007-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）