三维有序大孔氧化物的制备、表征及其应用研究

摘要

近年来，三维有序大孔(three-dimensionally ordered macroporous，3DOM)材料由于其规整的孔和有序的周期结构在催化，电化学，分离，荧光晶体等领域潜在的应用性赢得了人们更多的关注。尤其在催化和电化学方面应用地位，逐渐凸显出来。 本文采用蒸发自组装法合成了聚甲基苯烯酸甲酯微球(PMMA)胶晶模板和苯乙烯微球(PS)胶晶模板。以PS模板，Ce(NO3)3·6H2O和蔗糖制的前驱液，采用浸渍法制得3DOM CeO2材料，通过N2吸脱附，扫描电镜，透射电镜一系列表征，得出制备的3DOM CeO2分级孔材料是内部相连的网状结构。相对于以往的同类材料本文的3DOMCeO2比表面积和孔容都有显著的提高。由于它独特的结构使它在CO催化氧化反应中表现出更优越的性能。 以PMMA为模板，苯酚-甲醛溶胶，F127和Mn(NO3)2制成锰源前驱液通过双模板法成功制得了3DOM MnO2/C复合物。制备的样品通过循环伏安测试、恒流充放电测试、交流阻抗等表征测试，表明本文制得的材料应用到超级电容器上有很好的性能。MnO2/C复合纳米材料作为超电极电容器的电极材料，拥有高的特定电容量(347 F g-1);优越的电导率性能在电流密度0.5～10 A g-1下，其特定电容保持率高达67.7％;良好的循环性能经过16000次循环后循环保持率仍可达到98.8％。这样优越的电容性表现主要取决于3DOM MnO2/C电极的本身的独特结构。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 课题背景

1．2 3DOM材料研究与应用的概述

1．2．1 胶晶模板的制备

1．2．2 前驱物的填充

1．2．3 模板的去除方法

1．3 3DOM的材料应用研究进展

1．4 本课题选择的目的及意义

第2章 实验材料与实验方法

2．1 实验药品与实验仪器

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．2 实验表征方法

2．2．1 扫描电镜(SEM)

2．2．2 X-射线粉末衍射(XRD)

2．2．3 透射电镜测试(TEM)

2．2．4 X射线光电子能谱测试(XPS)

2．2．5 循环伏安测试(CV)

2．2．6 交流阻抗(EIS)

2．2．7 恒流充放电测试(GCD)

第3章 模板的制备

3．1 PMMA的合成

3．2 PMMA胶晶模板的合成

3．2．1 自然沉降法

3．2．2 离心法

3．2．3 蒸发自组装合成法

3．3 小结

第4章 3DOM CeO2材料的制备及催化性能的研究

4．1 实验部分

4．1．1 PS模板的制备

4．1．2 三维有序大孔材料(CeO2)的制备

4．1．3 3DOM Ir／CeO2的制备

4．2 表征与讨论

4．2．1 SEM的表征

4．2．2 N2物理吸脱附

4．2．3 TEM表征

4．3 Ir／CeO2催化性能研究讨论

4．3．1 CO的催化氧化

4．3．2 TOF的计算

4．4 催化剂性能结果分析

4．5 小结

第5章 3DOM MnO2／C材料的制备与电化学性能研究

5．1 实验

5．1．1 PF溶胶的制备

5．1．2 前驱液的制备

5．1．3 3DOM MnO2／C复合材料的制备

5．2 3DOM MnO2／C复合材料的表征

5．2．1 SEM表征

5．2．2 XRD表征和XPS表征

5．2．3 N2的物理吸附表征

5．2．4 TEM表征

5．3 电化学性能测试

5．3．1 CV和GCD的测试

5．3．2 EIS测试

5．4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢