孔径可调介孔La-Co-Ce-O氧化物的制备及孔径调节机理研究

摘要

介孔金属氧化物是目前最受关注的一大类新型介孔材料，由于它们一般存在着可变价态，兼具材料的纳米特性和多孔道结构，有可能为介孔材料开辟新的应用领域，展示硅基介孔材料所不能及的应用前景，在催化、光、电、磁等领域有着潜在的应用价值。然而，其合成过程比一般硅基介孔材料复杂，合成机制还不太成熟，因此研究介孔金属复合氧化物的制备技术意义重大。本论文采用有机模板剂去除法，成功制备出了介孔金属复合氧化物La-Co-Ce-O。通过改变表面活性剂链长和添加有机辅助剂，研究了孔径可调介孔氧化物的制备，并对孔径调节的机理进行了探讨。主要研究结果如下： （1）以十六烷基三甲基溴化铵（C16TAB）为模板剂，制备介孔La-Co-Ce-O系氧化物。详细研究了制备参数如pH值、模板剂用量、水量、焙烧温度、水热处理条件等对样品结构性能的影响。研究结果表明，制备参数对介孔氧化物样品的比表面积和孔结构有明显影响；对介孔氧化物样品的晶态结构并无明显影响。 （2）孔径可调介孔氧化物的制备，可通过在模板剂中添加有机物聚乙二醇辛基苯基醚（OP）来实现。研究发现，随着OP用量的增加，所制备样品的孔径增大，样品的比表面积减少。 （3）介孔氧化物的孔径的调节，也可以通过改变表面活性剂碳链长度来实验实现。研究发现，C12TAB模板剂制备时，碳链长度减少，样品孔径减少；C12TAB用量增加，样品的孔径增大。 （4）粒径分布测试结果表明：随着OP的添加，胶束的粒径呈增大趋势；随着表面活性剂碳链长度增加，胶束的粒径也增大。粒径测试结果证实了样品孔径可调的原理。因为在模板剂中引入有机添加物，或增加碳链长度时，胶束憎水基体积增大，引起直径膨胀变大，从而所得样品孔径增大。 （5）胶束溶液中，由多个表面活性剂单体形成胶团结构，胶束外层与溶液反离子构成扩散双电层。当扩散层中的反离子全部被压入Stern紧密层时，Zeta电位为零，胶粒处于等电状态，该pH值与制备介孔样品时的合适pH值一致。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2介孔材料的应用

1.2.1在催化领域的应用

1.2.2在材料领域的应用

1.2.3在吸附和分离领域的应用

1.3介孔材料的研究进展

1.3.1硅基类介孔材料

1.3.2非硅基类介孔材料

1.4介孔材料合成机制探讨

1.4.1液晶模板机理

1.4.2协同作用机理

1.4.3广义液晶模板机理

1.4.4其他机理

1.5金属氧化物类介孔材料的合成方法

1.5.1软模板法

1.5.2硬模板法

1.5.3纳米晶粒组装法

1.6介孔结构的影响因素

1.7介孔结构孔径的调节

1.8本课题研究内容及意义

第二章论文所用试剂仪器和表征方法

2.1原料试剂

2.2仪器设备

2.3样品的表征

第三章CTAB模板剂导向制备介孔复合氧化物

3.1引言

3.2样品制备

3.3结果与讨论

3.3.1前驱体的热分解过程分析

3.3.2 pH值对介孔复合氧化物结构性能的影响

3.3.3模板剂C16TAB浓度对介孔复合氧化物结构性能的影响

3.3.4水量对介孔复合氧化物结构性能的影响

3.3.5焙烧温度对介孔氧化物结构性能的影响

3.3.6水热处理条件对介孔氧化物结构性能的影响

3.4本章小结

第四章孔径可调介孔氧化物的合成及其机理研究

4.1引言

4.2添加有机辅助物OP制备孔径可调的介孔氧化物

4.2.1 XRD结果分析

4.2.2 N2吸脱附结果分析

4.3改变表面活性剂链长制备孔径可调的介孔氧化物

4.3.1 XRD结果分析

4.3.2 N2吸脱附结果分析

4.4介孔氧化物孔径可调的机理探讨

4.4.1表面活性剂胶束的形成

4.4.2胶束粒径测试分析

4.4.3扩散双电层理论

4.4.4动电电势

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢