微乳液法制备棒状Co3O4及其对氧气还原反应的协同催化作用
四氧化三钴是一重要的p型半导体，它以多种氧化态形式存在。很多方法被用来制备Co3O4，比如说:固相反应法、沉淀法、化学气相沉积法、水热合成法等等。但是，以上方法总是存在一些缺点，或者需要多步反应合成，或者要求严格的操作条件，或者两者兼有，而且制备得到的样品尺寸和分布不好控制。
本文使用一种简单的微乳液法来制备棒状Co3O4，首先，使用CTAB/正丁醇/环己烷/CoCl2和CTAB/正丁醇/环己烷/H2C2O4双微乳液体系制备出CoC2O4·2H2O前驱体，棒状Co3O4由CoC2O4·2H2O前驱体煅烧制得。探讨了不同因素对CoC2O4·2H2O前驱体和棒状Co3O4形态的影响，如:沉淀剂的种类，表面活性剂的种类，[H2O]/[表面活性剂]比值，油/水比值和表面活性剂/助表面活性剂比值以及煅烧温度等等。此外，聚乙二醇(PEG)作为分散剂能大幅改善CoC2O4·2H2O前驱体和棒状Co3O4的形态。经实验得到了三种不同长径比的Co3O4，双连续相型、W/O型、O/W型微乳液中制备得到Co3O4的长径比分别为67-150、50-125和10-50。按照理论，由于反应在水相中进行，W/O型微乳液中制备得到Co3O4的长径比应该最小，所以本文中进一步探究了O/W型微乳液中制备得到Co3O4的长径比最小的原因，影响因素有三个:草酸分子的电离作用，聚乙二醇和正丁醇的作用。
然后，用葡萄糖作为还原剂，用简单的化学还原法将Pt粒子负载到棒状Co3O4上制成Pt/Co3O4复合材料，Pt粒子粒径集中在1.6nm。通过循环伏安实验证明，单纯的棒状Co3O4和Pt/Co3O4复合材料在碱性溶液中氧还原能力很弱，出现微弱的氧还原峰，氧还原峰电位在-0.50～-0.40V之间，峰电流密度为0.5～0.6mA·mg-1。但是将Co3O4以及Pt/Co3O4复合材料和炭黑(Vulcan-72)按一定比例共混后，氧还原能力增强，氧还原峰电位在-0.35～-0.30V之间，峰电流密度为6-11mA·mg-1，峰电位和峰电流都得到了很大提高，说明和炭黑共混后，Co3O4表现出良好的氧还原能力。并通过旋转圆盘实验证明，单纯的炭黑发生的是二电子反应，而经过共混后的材料表现出四电子反应能力，说明Co3O4材料和炭黑之间有一定的协同作用。
微乳液法;微反应器;棒状四氧化三钴;氧还原反应;煅烧温度
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
吉静
2012
中文
TQ138.12;O643.361
119
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）