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纳米结构ZrO_2的制备及组装机理的研究

董新凤

  ZrO_2是重要的功能材料之一。在固体氧化物燃料电池、热障涂层材料、催化剂载体、润滑油添加剂、医用、气敏性、耐磨材料等方面都有应用和发展。氧化锆作为一种催化剂、催化剂载体等材料已引起了人们广泛的关注。由于氧化锆的化学稳定性好,其表面同时拥有氧化性和还原性;它又是p型半导体,易于产生氧空穴;作为氧化剂载体可与活性组分产生较强的相互作用;同时,二氧化锆具有表面酸性和表面碱性,可作为功能材料、催化剂、催化剂载体及活性组分添加剂使用,工业用途广泛。因此,近年来ZrO_2引起了催化领域学者的广泛兴趣,在自动化、催化氢化、FT反应催化、聚合和氧化反应的催化及超强酸催化剂方面有大量的应用。纳米ZrO_2由于其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应和表面效应,因而展现出许多特有的性质。但是由于存在易凝聚和难回收等缺点,给实际应用带来了一定的困难。将纳米氧化锆组装在具有宏观尺寸的载体上,制备核-壳型纳米结构ZrO_2复合材料是解决这些问题的有效途径之一。这种核-壳型纳米结构ZrO_2复合颗粒同时具备纳米ZrO_2的特性和宏观材料的优势。本论文应用溶胶-凝胶法与自组装技术相结合制备了核-壳型纳米结构的ZrO_2,并对其自组装机理进行了探讨。主要内容有:(1) 以ZrOCl_2·8H_2O、冰醋酸、草酸、柠檬酸、浓氨水为原料合成锆溶胶,讨论了不同温度、不同酸度、不同络合剂存在的条件下合成的溶胶颗粒的粒径以及稳定性,并且通过红外谱图初步了解不同条件下合成溶胶的结构;结果表明:在一定温度、酸度及络合剂存在下可以合成稳定的适宜于组装的锆溶胶;(2) 利用溶胶-凝胶与自组装技术相结合,以ZrOCl_2·8H_2O、冰醋酸、草酸、柠檬酸、浓氨水为原料,阴离子表面活性剂作为自组装介质,制得不同层数、不同含量、不同表面结构的核-壳型的纳米结构ZrO_2/SiO_2和ZrO_2/γ-Al_2O_3复合材料,探讨了不同的实验条件对于组装过程和结果的影响;(3) 对以上所制的样品进行了XRD、SEM、EDS、IR、X射线能谱等表征,研究结果表明:Ⅰ、自组装介质可改变载体表面的微环境。在载体表面的吸附量及……   
[关键词]:纳米结构ZrO_2;自组装;溶胶-凝胶法;机理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北师范大学2005年