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[硕士论文] 韩乐芳
化学工程与技术 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:构造新颖的材料吸引了越来越多学者的关注并且有着广泛的应用。在这些材料中,以氧化镓及其含氧酸盐的纳米粒子,纳米棒,纳米带等为结构的材料又受到了额外的注意。原因不仅在于被不断制备出来纳米结构形态万千,更是因为在光、电、磁、热、传感等领域,以这些纳米结构为基础的纳米器件已经被市场接受,普及度和应用前景都很广。氧化镓及镓酸锌,作为一种典型的氧化物半导体纳米材料,已被广泛研究,而且还可以作为很好的光催化剂,在污水处理方面发挥潜在的应用价值。但是目前已有的合成方法生产周期长,产品形貌不规则,团聚比较严重,分散性差,严重影响了其在光催化领域的应用性能和阻碍了其在市场的流行。因此,本文主要从制备方法上着手,通过不断完善和改进制备方案,寻求最佳的产物尺寸和形貌,来获得性能更好的氧化镓和镓酸锌材料。
  本文的研究重点为氧化镓和镓酸锌,通过了解其内部结构和外部形貌,控制其制备过程中的各种影响因素,来推测其生长历程,以期利用更简便的制备途径来获得光催化降解性能更好的材料。本论文的研究内容如下:
  (1)选用前驱体热分解法成功得到了表面为孔状结构的氧化镓(Ga2O3)微晶。运用多种测试手段对所得颗粒的物相、形貌和性能进行了综合探讨,结论为:所得Ga2O3属单斜晶系,结构为较为均一的长方块体,其表面分布着尺寸大约为30 nm的孔洞。所得Ga2O3长方体带隙能值仅为4.13 eV,与理论数据相比,缩小了0.77 eV。可能是受Ga2O3制备过程中的高温高压环境的影响,使得其结晶度、形貌、氧空位数不同,杂质能级交叠于价带,进而导致Ga2O3带隙缩小。除此之外,所得Ga2O3还对刚果红溶液光催化效果较好,可接近90%。原因可能是Ga2O3催化产生的高活性物质与刚果红分子进行反应,破坏了其共轭体系和C-N键。
  (2)以硝酸镓(Ga(NO3)3)为镓源,油酸(C18H34O2)、无水乙醇(CH3CH2OH)和蒸馏水作为混合溶剂,采取溶剂热法成功的得到纳米Ga2O3小球。实验表明,Ga2O3小球的最佳制备条件是油酸5 mL,水/乙醇体积比为1:4,反应温度为150℃,反应时间8 h。油酸对Ga2O3晶粒在可控生长和形貌等方面具有重要的作用,进而,提出了 Ga2O3小球的可能形成机理。对Ga2O3进行光催化和电化学阻抗测试,测试结果显示,其对臧红T有较好的光催化效果,原因在于Ga2O3有较高的电荷分离速率。
  (3)以 Ga2O3为基底材料,碳酸锌(ZnCO3)为锌源,通过水热法成功地制备出形貌规整的镓酸锌(ZnGa2O4)棒状微晶。所得棒状微晶长径大致为300 nm。此外,研究了Zn2+/G a3+的比值,反应温度和p H值对产物形貌的影响。其中,pH值对镓酸锌(ZnGa2O4)的形成起主要的作用。并发现光照30 min,就可使刚果红、甲基橙的降解率分别为90%和83%。
  (4)在较低温度下,以氧化锌(ZnO),氯化镓(GaCl3)和氯化钴(CoCl2·6H2O)为原料,成功制备出了ZnGa2O4以及Co掺杂镓酸锌(Zn1-xCoxGa2O4)。通过多种手段对产物进行表征,结果表明,Co可以影响材料的形貌,提高材料的性能,因为Co掺杂ZnGa2O4有利于电子空穴分离,使其有着比单体更加良好的光催化性能。且在制备过程中发现,影响 ZnGa2O4纳米方块的形成的关键是表面活性剂CTAB,其在体系中起模板的作用,可以形成混合胶束。又因为不同晶面与CTAB作用的强弱有差异,导致一些晶面吸附了CTAB,生长被限制,而另一些裸露的晶面能快速生长,这个过程使纳米材料的形貌彻底发生变化。
[硕士论文] 白小美
材料学 东华大学 2015(学位年度)
摘要:自然界中的生物矿物如贝壳、骨骼、牙齿等受生物体系中有机分子(蛋白质、缩聚糖)的诱导调控作用,能形成特殊复杂的形貌以及优美合理的结构,从而具有较好的力学性能以适应瞬息万变的自然环境。受生物矿化的启发,人们开始以各类有机添加剂为模板实现对无机晶体形貌和结构的有效调节。而双亲性的嵌段共聚物因其可溶性链段和不溶性链段嵌段比的简单易控,又能在选择性溶剂中自组装成多种形态的胶束结构,所以将其作为无机晶体的结构调控剂就显得理所当然。因此,本文将模拟生物矿化,选择双亲性嵌段共聚物PS-b-PAA自组装成的“平头胶束”为有机基质,探索其对羟基磷灰石和氧化锌的形貌调控作用以及其内在机理。
  本文首先采用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成双亲性的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA),设计控制疏水性嵌段长于亲水性嵌段。通过FTIR和1H-NMR对制备的嵌段共聚物进行元素和结构的分析,通过1H-NMR和GPC分析嵌段共聚物的嵌段比例、分子量及分子量分布。
  其次,本文以所制备的PS112-b-PAA38平头胶束为有机基质调控剂,以四水硝酸钙为钙前驱体水热法合成羟基磷灰石。研究发现:在没有平头胶束调控的作用下,分别以氨水和尿素作为pH调节剂时,羟基磷灰石长成了短棒和长条绸带似花状的结构。由于花状的羟基磷灰石可作为药物载体和骨骼修复材料,所以本文主要以尿素作为pH值调节剂,进而探索出平头胶束浓度较低时羟基磷灰石为针形,平头胶束浓度较高时羟基磷灰石为花状球形结构。结合扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)的结果分析可知,由于有机基质对羟基磷灰石(100)晶面的吸附作用,使得(100)面成为裸露面,所以长条带状的羟基磷灰石逐渐长成了片层状,并且为了保持最稳定的状态,片层状的羟基磷灰石以顶角相连的方式自组装成花状球形结构。另外, FTIR、热失重和EDS的结果皆表明所制备的羟基磷灰石晶体表面存在有机基质,证实了有机基质的调控作用。
  最后,分别以氯化锌和醋酸锌为氧化锌成核生长的前驱体,在PS112-b-PAA38平头胶束的调控作用下,水热合成得到棒状和球形颗粒的氧化锌。以氯化锌为前驱体时,通过改变氧化锌矿化的反应时间,探索其成核生长的反应机理。结合SEM和XR D的结果分析可知:晶体氧化锌成核生长的前驱体是 Zn(OH)2-Zn(OH)42-的混合物,氧化锌主要沿(001)面成核生长,所以在高温高压条件下极易形成棒状结构。并且根据FTIR、热失重和EDS的结果,得知氧化锌晶体表面确实存在有机基质,证实了有机基质的调控作用。另外,本文以常见工业染料亚甲基蓝的紫外降解作为光催化降解的模型反应,探讨棒状、团聚球形氧化锌对亚甲基蓝的光催化降解能力。分析得知前驱体浓度较低时,PS112-b-PAA38平头胶束对氧化锌的调控能力会较好,所合成的氧化锌颗粒尺寸较小,比表面积较大,对亚甲基蓝的光催化降解能力会较好。
[硕士论文] 王颖洁
化学工程 宁夏大学 2016(学位年度)
摘要:废弃催化剂是固体废物之一,其回收利用的目的是减少环境污染和节约资源。目前我国甲醇产能约7000万吨/年,一般甲醇合成催化剂对硫十分敏感,易中毒失活,每年约可产生废甲醇合成催化剂13.7~17.2万吨。因废甲醇催化剂中价值较高的铜锌金属含量较高,若将这些废催化剂中的铜锌化合物回收再生,不仅可以减少固废引起的环境污染,而且可以提高资源利用效率,实现可持续发展。
  本课题以宁夏宝丰能源集团甲醇合成工段合成塔中的废RK-05甲醇合成催化剂为研究对象,采用干湿结合的方法探索了回收提取废RK-05甲醇合成催化剂中的铜、锌氧化物的工艺,首先将废催化剂粉碎、研磨、煅烧;然后将煅烧后的催化剂用氯化铵溶液浸取,将滤液与滤渣分离,调节滤液pH值,使其中的锌氨络合离子水解得到氢氧化锌沉淀,经抽滤、干燥、煅烧后获得氧化锌;浸取后的滤渣则用盐酸溶液溶解,然后向溶液中投入锌粒,通过置换反应制得粗铜粉,经焙烧后获得氧化铜。回收过程中的氯化铵浸取液可循环使用。
  经优化实验方案,得到预处理最佳工艺条件:催化剂颗粒粒度为100目,煅烧湿度为950℃,煅烧时间为60min。浸取最佳工艺条件:浸取温度为75℃,络合剂用量为理论用量的3倍左右,浸取剂浓度为4mol/L,浸取时间为10min。产物精制最佳工艺条件:浸取后滤渣与锌粒投料比为1∶1,置换反应时间为3h;氧化铜煅烧温度为450℃,煅烧时间为4h;氧化锌煅烧温度为800℃,煅烧时间为60min。
  利用该回收工艺,氧化铜的回收率可达到93.6%,产品质量满足GB/T674-2003《化学试剂粉状氧化铜》中优级品的标准;氧化锌的回收率可达到90.3%,产品质量满足GB/T3185-92《氧化锌(间接法)》中一级品的标准。
[硕士论文] 周宏伟
应用化学 北京化工大学 2007(学位年度)
摘要:水滑石类化合物是一种层状双金属氢氧化物结构的阴离子粘土,因其独特的物理化学性质,在催化剂、催化剂载体、脱色剂、稳定剂、阻燃剂等多方面得到广泛应用,近年来已成为国内外研究的热点。本文全面介绍了水滑石类化合物的结构、物理化学特性、制备方法、以及应用。关于水滑石合成方法以及性能研究,国内外有大量报道,而关于结构方面的理论计算比较少见,本文从量子化学角度,计算并分析了单层镁铝类水滑石结构中金属比例和稳定性的关系,得出在没有Al-O-Al前提下,Al/Mg比例越高,水滑石越容易合成,且结构越稳定,对实验室人工合成水滑石类化合物有一定指导意义。
   本文设计了单层水滑石层板结构的模型,改变模型中两种金属(Mg和Al)的比例,得到8种不同比例的水滑石层板结构,利用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)对上述模型进行了系统地量子化学计算,比如结构优化,能量校正以及自然键轨道(NBO)分析等。通过比较8种模型结构的键长、电荷、键长与电荷之比、局部能量以及整体能量,结果表明在没有Al-O-Al前提下(Lowenstein规则),Al取代Mg越多,所得水滑石类化合物的稳定性越强;通过NBO分析,可以知道,在水滑石层板结构中,Al-O键部分表现为共价键,而Mg-O键则全部为离子键,并且Al-O键长比Mg-O键长短,前者键能是后者的2.34倍,说明越多的Mg被Al取代,体系的能量变得越低,稳定性亦越强。将基于模型所得结果推演到实际类水滑石层板结构,本文得出结论:Al/Mg为1:2和1:3这两种比例的水滑石最容易合成且稳定性最强,该结论与实验室人工合成镁铝类水滑石的经验相吻合。
[硕士论文] 李婷
化学工程 北京化工大学 2009(学位年度)
摘要:氧化锆(ZrO2)因其优良的物理、化学性质,被广泛的应用于特种陶瓷、电子材料、固体氧化物燃料电池等领域;高温下,ZrO2具有优良的氧离子导电性,导电机理尚不明确;同时,在工业生产ZrO2薄膜的过程中,非晶态ZrO2低温下易重结晶,如何提高其重结晶温度也成为研究热点之一。 GeO2因其具有与SiO2相似的结构,并且二者同时是存在与自然界中的天然的玻璃态结构,同时,GeO2在高压下会经历独特的压力诱导的相变。 我们用MD模拟,采用“熔融-急冷”技术产生并计算了玻璃态ZrO2的结构。在以0.1K/ps的急冷过程中,基于势能、平均配位数随温度的变化,得出结论:ZrO2玻璃态相变发生在2200~2000K区间。 我们采用Gianluca Malavasi等人的空位算法,结果显示,2200K与2000K的体系比液态与玻璃态ZrO2更加松散。α-ZrO2的空位分布(Ri)呈双峰分布,最高峰值半径为0.8A;l-ZrO2的空位分布呈单峰分布,峰值对应的空位半径较大,说明液态比玻璃态结构更松散。我们用瓶颈半径(Rb)分析了空位及粒子间通道的大小,玻璃态结构的最大概率Rb值为0.8A,最大的通道半径为2.2A。空隙率计算显示,液态与玻璃态具有更大的空隙率,而在玻璃态相变区域,空隙率较小。 我们采用分子动力学模拟分析了压力诱导的结构相变及空位结构变化,压力由1GPa,以2GPa为间隔,最终加压至25GPa。结果显示,结构变化为渐变过程,即四配位、五配位、六配位结构并存。体系密度变化及四面体内部键角∠O-Ge-O的变化表明,当压力低于5GPa时,体系结构变化主要是四面体的形变。四面体向六面体结构转变的结构相变发生在13~15GPa。Ri、Riw、Rb均随着压力升高而减小,并且体系中的通道半径由3.9 A(1GPa)减小为1.2 A(25GPa)。
[硕士论文] 施志明
凝聚态物理 扬州大学 2010(学位年度)
摘要:本论文主要分两大部分,一是不同晶型二氧化钛制备及以其为起始原料水热合成钛酸铋微结构的研究,使用不同晶型的同一特定起始原料合成具有不同结构和性质的最终产物是材料科学中一个非常有意义的课题;二是Ag掺杂对ZnO纳米粉体和纳米晶薄膜发光性能影响的研究,掺杂研究对解决ZnO发光机制等问题有着很大的指导意义。同胞83
   我们通过调节Ti(SO4)2水解为偏钛酸时矿化剂NaOH的浓度,准确控制水热合成锐钛矿向板钛矿型二氧化钛的转变过程,进一步研究表明,水热合成板钛矿型二氧化钛对温度的要求比合成锐钛矿型二氧化钛高的多,原因是板钛矿型二氧化钛的Ti-O键更为复杂。之后,分别以板钛矿和锐态矿型的TiO2为先驱物水热合成钛酸铋亚微米棒。通过X射线衍射、选区电子衍射以及Raman光谱的测量结果可知,合成的产品为Bi4Ti3O12。源自板钛矿和锐钛矿的Bi4Ti3O12其结构表现出明显的差异。在同样的条件下,Bi插入锐钛矿TiO2的量多于插入板钛矿TiO2的量,从而导致部分X射线衍射峰向高角度稍微移动。保留下来的短Ti-O键限制了b-Bi4Ti3O12亚微米棒沿[010]方向生长,使得b-Bi4Ti3O12亚微米棒长度不均。
   ZnO纳米晶薄膜通过Sol-gel法制备。对于未掺杂的ZnO薄膜,XRD显示在n型Si(100)衬底上生长的ZnO薄膜具有相当好的C轴择优取向。PL谱表明,制备过程中溶液Zn离子浓度对可见光发光影响很大;氧气氛下退火紫外光发光增强,可见光发光减弱,结晶质量优于空气下退火。Ag掺入之后,薄膜依然具有相当好的C轴择优取向,在研究退火温度对Ag掺杂ZnO薄膜发光性能的影响时,结合XRD和SEM发现900℃退火的样品表面析出了众多分布均匀的约70nm小片状“Ag岛”,对比相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜,“Ag岛”增强了可见光发光,发光增强机理可解释为ZnO薄膜发光和Ag岛局域化表面等离激元(LSP)共振形成光散射耦合的结果。另外,随着退火温度的增加,样品紫外光发光增强是源于结晶质量的提高,可见光发光增强则源于单离化氧空位的增多,发光中心从606nm(700℃)逐渐移至537nm(1000℃)是由于Burstein-Moss效应。
   ZnO掺Ag纳米粉体是以氨水为矿化剂通过水热法合成。XRD显示样品为纯ZnO粉体,Ag未能掺入ZnO晶格。PL谱显示水热合成时加入Ag离子有助于样品的紫外发光并抑制可见发光,表明Ag离子有助于提高ZnO纳米粉体的结晶度并减少缺陷。进一步分析表明当氨水浓度适合乙酸锌水解时,已经形成了[Ag(NH3)2]+,利用水合肼缓慢释放NH4+的特点代替氨水作为矿化剂,虽然避免了[Ag(NH3)2]+形成,也只能得到ZnO和Ag的混合物。
[硕士论文] 曹星辰
化学工艺 合肥工业大学 2013(学位年度)
摘要:蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物,其单晶层是由一层硅氧四面体和一层氢氧镁八面体结合而成,理论化学式为3MgO·2SiO2·2H2O,主要有价元素为镁和硅。论文研究了从蛇纹石中提取这两种元素制备氧化镁晶须及δ-层状结晶二硅酸钠的生产工艺;并对生产过程所需的设备进行了选型,经济效益进行了估算,对其环保情况进行了分析;同时利用XRD、SEM、光学显微镜等手段对产品结构与形貌进行了表征。论文获得的主要结果如下:
   (1)在课题组前期工作研究的基础上,对安徽某地区蛇纹石酸浸、净化、碱浸步骤进行验证性实验,得到最佳工艺条件。在此酸浸条件下,蛇纹石中氧化镁的浸出率为98.40%;在此净化条件下,氧化镁的回收率为92.12%;在此碱浸条件下,二氧化硅的浸出率为95.35%。
   (2)确定的由净化步骤得到的精制硫酸镁溶液制备前驱体三水合碳酸镁晶须的最佳工艺条件为:反应物料配比nMg∶n碳铵=1∶2、反应物初始浓度C(Mg2+)=0.5mol/L、反应温度为50℃、反应时间为50min、反应溶液pH为9.5、添加剂CXC-13的加入量为总体系质量分数的1%。在此条件下制得的三水合碳酸镁晶须直径为2-8μm、长度为20-130μm,长径比为10-16。
   (3)确定的由三水合碳酸镁晶须煅烧制得氧化镁晶须的最佳工艺条件为:煅烧温度600℃、煅烧时间2h。在此条件下,制得的氧化镁晶须直径为1-3μm、长度为5-45μm,平均长径比大于10;分析结果表明,由精制硫酸镁溶液制备氧化镁晶须的工艺中,氧化镁的回收率为81.50%。
   (4)确定的由碱浸步骤得到的水玻璃制备δ-层状结晶二硅酸钠的最佳工艺条件为:溶液模数为2.0、干燥温度和干燥时间为160℃和2.5h、煅烧温度和煅烧时间为720℃和30min。在此条件下制得的产品主要技术指标均符合层状结晶二硅酸钠国家标准(GB/T20214-2006)的要求,其中钙、镁离子交换能力分别为319mg/g、420mg/g;主组分含量ω(Na2O+SiO2)为99.86%。此步骤中,二氧化硅的回收率为96.94%。
   (5)经济效益估算结果表明,由蛇纹石制备氧化镁晶须和δ-层状结晶二硅酸钠能产生良好的经济效益;环保分析结果表明,由蛇纹石制备氧化镁晶须和δ-层状结晶二硅酸钠的生产过程基本无三废污染,为清洁环保工艺。
[硕士论文] 王建设
应用化学 广西大学 2005(学位年度)
摘要:本文以七水合硫酸锌与碳酸氢铵为原料,聚乙二醇-400为模板剂,经室温固相反应合成得到了碳酸锌纳米晶体,其粒径25nm左右。 与文献报道的微乳液法相比较,获知模板剂是通过与反应物释放出来的结晶水在研磨搅拌的作用下形成微乳液体系,从而达到对产物的组成进行调控的。 分别以碳酸锌、碱式碳酸锌为锌源,以氯化钠为助熔剂,在910℃热解2h得到产物ZnO晶须,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对产物的成分和形貌进行了表征。 经XRD及SEM表征,证实该产物为直径分布均匀的硼酸铝晶须,晶须的平均直径为0.3μm,长度平均为15μm。鉴于AACH在较低温度分解得到活性氧化铝时还保持着纤维状的形状以及这一温度硼酸基已接到铝氧骨架上的事实,初步提出了原位诱导合成硼酸铝晶须的生长机理。
[硕士论文] 胡静
环境工程 中北大学 2011(学位年度)
摘要:本文在传统直接沉淀法的基础上,分别以醋酸铜和硝酸铁为铜源和铁源、氢氧化钠为沉淀剂、光合细菌培养液为分散剂制备了纳米级氧化铜和氧化铁粉体,并用热重-差热分析(TG-DTA)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等测试手段对产品的结构性能进行了表征,探索了并得到了纳米氧化物制备的最佳条件。研究结果表明,通过对反应条件的控制,用光合细菌的培养液可以制得球形的纳米氧化物微粒,并且其分散性良好。制备的纳米氧化铜微粒平均粒径为38.6 nm,纳米氧化铁的平均粒径为17.4 nm。
  同时,用考马斯亮蓝G-250法对不同时期的光合细菌培养液中的蛋白质含量进行了测试,从而得出不同培养时期培养液中蛋白质含量的变化趋势,并对培养时间对整个反应过程产生的影响作了分析。用聚丙烯酰胺电泳(SDS-PAGE)法对培养液中的蛋白质种类随反应过程的变化进行了测试,并对结果进行了分析。
  最后,本文以光合细菌制备的纳米氧化铜作为催化剂,研究了它对高氯酸铵热分解的催化效果。通过研究发现,纳米氧化铜的加入会使高氯酸铵热分解的低温分解温度及高温分解温度均提前,但是对高氯酸铵的晶型转变温度并无明显影响。同时,纳米氧化铜的加入量越大,其对高氯酸铵热分解的催化效果也越明显。通过对比试验发现,用光合细菌制备的纳米氧化铜对高氯酸铵热分解的催化效果要比普通氧化铜的催化效果好,这说明,用光合细菌不仅可以制备出纳米级别的氧化铜,并且该氧化铜作为催化剂的催化效果也是很优越的,具有一定的实用性。
[硕士论文] 黄海
化学工程 中南大学 2009(学位年度)
摘要:钛酸铅(PbTiO3)是电子陶瓷重要的原材料之一,广泛用于压电陶瓷和高温敏感元件(高温PTC)等。钛酸铅PbTiO3的生产方法主要有固相混合法、液相沉淀法、溶液-凝胶法、水热法和气相法。固相混合法是将PbCO3和TiO2机械混合,混合不均匀,反应活性差,难以制得化学计量性优良的pbTiO3。液相沉淀法的优点显著,原料中各组分在高度分散状态下进行混合,有利于高温煅烧时化学反应按化学计量比进行,产品纯度高;液相反应易于控制原料配比;不需研磨,大大减少了引入杂质的机会。溶液-凝胶法工艺实现了分子级的混合,制备的钛酸铅纯度高,均匀性好,粒度细,合成温度低,但该法成本高、工艺路线复杂烦琐,一般不易于工业化生产。水热法与气相法是制备钛酸铅粉未的不常用方法。
   通过碳酸铅与偏钛酸液相共沉淀法制取超细钛酸铅微料的研究,得出该液相共沉淀法最优化的工艺条件:原料偏钛酸除杂摩尔比:SO42-/H2TiO3<5%;反应物的最佳配比:Pb(NO3)2:H2TiO3:NH4HCO3=1:1.02:2.1;沉淀反应的时间30-50分钟;反应的温度为常温;反应物的浓度为1mol/L;反应溶液的PH值:7-9;反应后继续搅拌的时间150分钟;煅烧的时间2.5-3小时;煅烧的温度750-700℃。
   中试产品经株洲市宝通敏感器元件厂应用得出:产品的颗粒细且均匀,用其制作的高温PTCR,零功率电阻值小,且一至性较好;电子元件所测的居里温度移动准确,比较集中,半导体性能较好;产品的杂质含量低,纯度高,更适合应于生产高性能的高居里温度的PTCR元件。
   该工艺生产的钛酸铅质量好,技术上可行;工艺路线短、设备较简单,投资少,利润高。为高性能、高居里温度、高可靠性电子陶瓷新产品的研制与生产,提供了优质的钛铅粉体原料。
[硕士论文] 文宏强
化学工程 武汉工程大学 2014(学位年度)
摘要:随着量子化学计算方法以及计算机硬件软件的不断发展,已经能够以量子力学的基本原理为根本依据,通过计算机的强大运算能力得到所研究体系的各种性质。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法日渐成为独立于理论和实验的新型研究手段。
  La2O3是最典型的稀土金属氧化物,它具有宽带隙,高介电常数以及良好的热稳定性等特点,被广泛地应用于光学玻璃,催化剂,陶瓷,热电材料等领域。近年来,有研究发现La2O3对于CO2气体具有很好的吸附能力和活化性能,对于解决CH4/CO2重整反应中遇到的积碳问题具有现实意义。
  本文采用第一性原理计算方法对 La2O3及其掺杂体系进行系统的理论研究,主要的研究内容和结果如下:
  (1)构建La2O3的晶胞模型并对其进行结构优化,得到优化后的晶格常数,电子结构,和光学性质。结果表明:优化后的 La2O3的晶格常数和实验值很接近,而且从能带图中可以看出为间接带隙氧化物,证明所建立的模型和计算方法合理。分析本征 La2O3的介电函数,吸收率,反射谱,吸收谱以及能量损失谱得到在低能区主要是由O的2p态与La的5d态之间的光学跃迁,在高能区主要是由O的2p态和La的5s,5p态之间的光学跃迁,这些跃迁都是由于等离子体激发所形成的。
  (2)采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波赝势计算方法,研究了本征La2O3及Eu-La2O3,Yb-La2O3,(Eu, Yb)-La2O3的能带结构、电子态密度分布和光学性质。结果表明:Eu-La2O3,Yb-La2O3和(Eu,Yb)-La2O3的介电常数虚部相较于 La2O3的介电常数虚部向低能方向偏移。在光学性质上,Eu-La2O3和Yb-La2O3较之纯La2O3在可见光区的反射率增强了许多,吸收系数则明显降低,并且吸收边缘有红移的趋势。而两原子共掺杂之后的(Eu,Yb)-La2O3其光学性质较之单原子掺杂的情况有些许变化,这些变化是由于Eu和Yb共掺时杂质原子之间的相互作用所引起的。
  (3)分别建立了未掺杂和掺杂的La2O3吸附CO2的结构模型,并对已建的模型进行模拟计算,结果发现:无论是掺杂还是未掺杂的吸附结构,模型 M3的吸附能都是最大的,说明M3是最稳定的吸附结构。所有吸附结构中,M1为物理吸附,M2、M3和M4都是化学吸附,掺杂Al后使得表面对于CO2的吸附能力显著增强,掺杂Fe后对改善表面吸附能力效果不明显,但是大大提高了表面的导电能力。
[硕士论文] 熊锐
分析化学 贵州师范大学 2016(学位年度)
摘要:本文采用醇铝法制备了高纯氧化铝,研究了氧化铝中多个杂质的去除方法。实验选用铝粉和异丙醇为原料,在异丙醇铝或者碘作催化剂条件下,通过减压蒸馏得到异丙醇铝。异丙醇铝除杂结果表明,活性炭加入量为8g/L时,Fe元素的去除率达到43.52%,分子筛加入量为0.15g/L时, Fe的去除率达到39.14%,在异丙醇铝中加入EDTA0.005g/L,搅拌时间为45min时,氧化铝中铁杂质的脱除率为69.59%。通过离子交换树脂实验前后离子浓度的不同可知大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂 D001系离子树脂对镁离子的脱除率为45.14%,强酸性苯乙烯系离子树脂001*7对钙离子的脱除率为50.93%。在异丙醇铝的制备过程中采用减压蒸馏的实验方法也有助于提高氧化铝的纯度。将异丙醇铝在80℃的恒温水浴中连续加水让异丙醇铝充分水解,得到前驱体氢氧化铝。将前驱体氢氧化铝在200℃烘干,并分别在400℃、600℃、800℃、1000℃和1200℃进行高温煅烧。通过物相分析得出Al(OH)3在400℃、600℃、800℃、1000℃和1200℃时烧成产物的物相转变为:Al(OH)3→η-Al2O3→γ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3。随着温度的升高,烧成产物的比表面积和平均粒度逐渐减小,而白度值逐渐增大。比表面积从248.7㎡/g减小至9.781㎡/g,平均粒度从20.21μm减小至8.49μm。白度值从85.8升高到99.9。
[硕士论文] 王广秀
化学工艺 河北工业大学 2015(学位年度)
摘要:与传统填充聚合物复合材料相比,硫酸钡聚合物复合材料具有更好的补强性能和耐腐蚀性。然而,关键问题仍然存在:一方面由于超微细颗粒表面活性极高,在生产和应用过程中相邻颗粒间易发生团聚或结块;另一方面由于无机颗粒表面具有强极性,亲水疏油,与有机聚合物亲和性较差等特点,易导致与聚合物分离,使聚合物力学性能降低。抑制硫酸钡颗粒间团聚及对其表面改性仍是当前研究的重点,而且材料的结构和形貌直接决定了其性能的发挥。
  以Ba(OH)2为原料,探讨沉淀条件对硫酸钡颗粒粒径分布和形貌的影响。利用化学沉淀法,以H2SO4为沉淀剂,D5040添加量1.0wt.%,在室温下获得粒径分布0.2~1.0μm,D50=0.5μm的类球形颗粒;以(NH4)2SO4为沉淀剂,加入0.4wt.% D5040时,获得了粒径分布为0.3~0.81μm,D50=0.45μm的薄片状BaSO4颗粒。并进一步探讨了D5040的作用机理,提出了BaSO4颗粒固体-溶液界面的双电层模型。以乙醇为改性剂对所得产品进行表面改性,可保持颗粒粒径在168h内保持不变。
  以BaCl2为原料,(NH4)2SO4为沉淀剂时,通过调控反应体系pH值和分散剂D5040加入量,在室温下合成了不同形貌和粒径的BaSO4颗粒。当pH=9.5,D5040添加量1.2wt.%,获得粒径分布0.25-0.85μm,D50=0.53的球形BaSO4颗粒。在反应过程加入晶型控制剂EDTA,pH=7时,获得了由若干排列有序的纳米小球组成的D50=0.5μm球形BaSO4聚集体。新颖形貌BaSO4聚集体的形成可能是由于EDTA吸附在BaSO4颗粒表面上,翻转并降低颗粒表面所带电荷,诱导小颗粒自组装重排。当pH.>8时,获得了表面光滑的椭球形BaSO4颗粒。依据颗粒表面Zeta电位,pH值引起颗粒形貌的变化主要是因为pH影响吸附层离子的种类。
  以环境友好型皂化椰油酸为改性剂,使BaSO4原位改性过程在低温条件下进行成为可能。当皂化椰油酸加入量为1.5wt.%,pH>7,反应温度为30℃时,获得了表面粗糙的椭球形BaSO4颗粒;颗粒的表面被皂化椰油酸阴离子所修饰,使颗粒表面由亲水变为疏水,活化度达到99.43%,水接触角为123.3°。该方法不仅简化了复杂的改性过程,而且降低了能量消耗。与未改性BaSO4/PVC复合材料的力学性能相比,改性BaSO4/PVC复合材料断裂伸长率是未改性的1.29倍,冲击强度提高了22%。
[硕士论文] 刘银宝
化学无机化学 河南大学 2015(学位年度)
摘要:本文以稀土盐,K8Ta6O19·17H2O前驱体等为原料,利用常规水溶液法,通过调节反应温度、反应时间、pH值和原料配比等,成功合成了两个系列共17个砷钽杂多酸稀土衍生物,对化合物的晶体结构及谱学性质进行了表征,并对其热性质及部分化合物的荧光性质进行了研究。
  主要内容如下:
  I.首次合成了九例一维链状砷钽杂多酸稀土衍生物:
  1.Cs3H4[Sm(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.625(11) ,b=13.086(7) ,c=18.297(10) ,Z=4,V=4459.6(4) 3,R1=0.0315,wR2=0.0755.
  2.Cs3H4[Eu(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.595(7) ,b=13.079(5) ,c=18.320(7) ,Z=4,V=4455.4(3) 3,R1=0.0287,wR2=0.0677.
  3.Cs3H4[Gd(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.628(2) ,b=13.091(14) ,c=18.299(2) ,Z=4,V=4462.2(8) 3,R1=0.0385,wR2=0.0938.
  4.Cs3H4[Tb(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.541(14) ,b=13.065(10) ,c=18.310(14) ,Z=4,V=4435.2(6) 3,R1=0.0352,wR2=0.0804.
  5.Cs3H4[Dy(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.560(3) ,b=13.094(2) ,c=18.343(3) ,Z=4,V=4457.8(14) 3,R1=0.0310,wR2=0.0661.
  6.Cs3H4[Er(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.531(9) , b=13.109(7) ,c=18.273(9) ,Z=4,V=4438.9(4) 3,R1=0.0356,wR2=0.0810.
  7.Cs3H4[Tm(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.491(11) ,b=13.099(8) ,c=18.249(11) ,Z=4,V=4420.2(5) 3,R1=0.0380,wR2=0.0913.
  8.Cs3H4[Yb(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.528(10) ,b=13.086(7) ,c=18.269(11) ,Z=4,V=4429.7(4) 3,R1=0.0319,wR2=0.0694.
  9.Cs3H4[Lu(H2O)6{(TaO2)6As4O24}]·7H2O:正交晶系,Pnna空间群,a=18.459(18) ,b=13.093(13) ,c=18.229(18) ,Z=4,V=4405.6(8) 3,R1=0.0367,wR2=0.0832.
  Ⅱ.首次合成了八例具有孤立结构的砷钽杂多酸稀土衍生物:
  10.Cs3H18[La(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.944(11) ,b=21.344(2) ,c=11.399(12) ,β=102.454(2)°,Z=2,V=2600.1(5) 3, R1=0.0494,wR2=0.1389.
  11.Cs3H18[Pr(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=18.459(18) ,b=13.093(13) ,c=18.229(18) ,β=102.5900(10)°,Z=2,V=2572.3(2) 3, R1=0.0387,wR2=0.1065.
  12.Cs3H18[Nd(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.901(4) ,b=21.302(9) ,c=11.349(5) ,β=102.5740(10)°,Z=2,V=2572.20(18) 3, R1=0.0422,wR2=0.0971.
  13.Cs3H18[Sm(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.882(5) ,b=21.284(11) ,c=11.332(6) ,β=102.6660(10)°,Z=2,V=2560.8(2) 3, R1=0.0388,wR2=0.0951.
  14.Cs3H18[Eu(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.880(7) ,b=21.290(15) ,c=11.318(8) ,β=102.6790(10)°,Z=2,V=2557.6(3) 3, R1=0.0364,wR2=0.0848.
  15.Cs3H18[Gd(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.889(3) ,b=21.326(6) ,c=11.342(3) ,β=102.692(5)°,Z=2,V=2569.4(13) 3,R1=0.0661,wR2=0.1739.
  16.Cs3H18[Tb(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.830(4) ,b=21.217(8) ,c=11.302(4) ,β=102.8120(10)°,Z=2,V=2532.35(16) 3, R1=0.0330,wR2=0.0850.
  17.Cs3H18[Ho(H2O)7(TaO2)6As4O25]·13H2O:单斜晶系,P2(1)/m空间群,a=10.777(7) ,b=21.179(13) ,c=11.290(7) ,β=102.9020(10)°,Z=2,V=2511.9(3) 3, R1=0.0428,wR2=0.1110.
[硕士论文] 郭倩楠
化学工程与技术 湖南科技大学 2014(学位年度)
摘要:采用聚醚砜膜,分别以聚季铵盐-6(PQ6)和聚季铵盐-22(PQ22)为络合剂,研究聚电解质强化-超滤耦合集成技术分离低浓度的铬(VI)离子。探讨了聚季铵盐的超滤行为,研究了PQ6-铬(VI)和PQ22-铬(VI)两种络合体系的强化-超滤,进一步考察了络合物的浓缩、解离及洗涤过程。
  1.考察聚季铵盐浓度、温度、pH、膜孔径、膜污染和浓缩对膜通量(J)和截留系数(R)的影响。随着聚季铵盐浓度增大,J略微减小,R基本不变;压力增大,J直线递增,R不变;温度升高,J明显增大,R略微减小。pH值增大,J略微减少,R基本不变;超滤膜的切割分子量增大,纯水和聚季铵盐溶液的J均增大,聚季铵盐的截留系数R逐渐减小;膜污染增大,R基本不变,J减小。在聚季铵盐浓缩过程中,随着体积浓缩因子(VCF)增大,J初始呈下降趋势,当到VCF大于2时,J趋于稳定,不再变化;R值基本不变。
  2.采用红外光谱,探究聚季铵盐和铬(VI)的络合机理。发现Cr(VI)的金属阴离子分别绑定在PQ6和PQ22的季铵基团络合位点上。考察聚电解质与金属质量比(PMR)、pH值、操作压力和温度分别对PQ6-Cr(VI)、PQ22- Cr(VI)络合体系截留系数和膜通量的影响。发现:当PMR增大时,R先迅速增大,随后基本不变;J几乎不变。随着pH的增大,J均略微减小,R在pH>10和pH<5时均减小;压力增大,R基本不变,J线性递增;温度增大,R基本不变,J线性递增。通过优化实验条件,在PQ6-Cr(VI)体系中最佳条件为:PMR=8和pH=9;在PQ22-Cr(VI)体系中的最佳条件为:PMR=80和pH=9。
  3.在最佳的操作条件下,考察外加阴离子对两个络合体系截留系数和膜通量的影响,发现以下结果:随KCl, KNO3或K2SO4浓度的增大,PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)体系的R均逐渐下降至不变,SO42-对R的影响大于NO3-和Cl-对R的影响,减小趋势几乎呈两倍关系;在 PQ6-Cr(VI)体系中,硝酸根离子浓度的增大使J略微下降;其他条件下,J基本不受外加盐浓度的影响。
  4.研究PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)的超滤浓缩过程。VCF从1增大到20,J逐渐减小;R值基本不变,Cr线性快速递增,Cr快速增大;Cp在整个浓缩过程中保持不变,铬(VI)被有效浓缩。考察PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)的解络合过程,对浓缩液进行解离,随着时间的延长,J基本不变,Cr略微增大,Cp,随着解离时间延长逐渐递增,当解络合时间达到一定值后,Cp达到稳定,聚季铵盐与Cr(VI)解离比较充分。在PQ6-Cr(VI)和PQ22-Cr(VI)体系的洗涤过程中,当洗涤液体积为250mL,即为原料液体积5倍时,铬脱除率达到90%以上。聚季铵盐能够循环使用。
[硕士论文] 沈恒冠
化学工程与技术 湖南科技大学 2014(学位年度)
摘要:金属钴是一种重要的战略金属,在国民经济的发展中起着非常重要的作用,是制造各种高温合金、磁性材料、防腐合金的重要原料。随着我国经济的快速发展,高科技及新材料的迅速应用,钴的需求量急剧增长。
  氯化钴是一种性能优越的电池前驱体材料,用氯化钴可以制备氢氧化钴和四氧化三钴,而四氧化三钴和氢氧化钴都是制备高性能钴酸锂的前驱体。用四氧化三钴和氢氧化钴材料制备的电池具有高安全、高容量、高电压的优异性能,正逐步取代由传统材料制备的电池产品。
  本文介绍了钴的用途,含钴原料的浸出、含钴浸出液的净化的主要方法,介绍了钴矿中钴、镍、铜、锰、锌、全铁、CaO、MgO、SiO2的测定方法,介绍了宁波科博特钴镍有限公司氯化钴生产工艺。
  本文主要研究内容包括:
  (1)氯化钴生产工艺溶解工段的改造:
  针对宁波科博特钴镍有限公司氯化钴生产工艺溶解工段存在的不足,选择 Na2S2O5为还原剂,取代液态SO2,通过小试研究,获得了钴矿溶解的最优工艺条件,在此基础上,对氯化钴生产工艺溶解工段进行了改造。溶解工段改造后,不仅改善了工人的操作条件,减少了环境污染,而且金属的浸出率提高3%。
  (2)球形氢氧化钴的制备:
  通过小试研究,获得了制备大颗粒球形氢氧化钴的最优工艺条件。对最优工艺条件下制备的大颗粒球形氢氧化钴各项物化指标进行了分析,并用扫描电子显微镜观察了它的微观形貌。
  (3)球形四氧化三钴的制备:
  通过小试研究,获得了制备小颗粒球形四氧化三钴的最优工艺条件。对最优工艺条件下制备的小颗粒球形四氧化三钴各项物化指标进行了分析,并用扫描电子显微镜观察了的它微观形貌。在小试的基础上,通过中试研究,获得了制备小颗粒球形四氧化三钴的中试工艺条件。对中试工艺条件下制备的小颗粒球形四氧化三钴各项物化指标进行了分析,并用扫描电子显微镜观察了它的微观形貌。
[硕士论文] 徐亮亮
机械电子工程 华中科技大学 2014(学位年度)
摘要:随着信息技术的迅猛发展,纳米技术不断的进步,纳米材料由于其拥有的特殊的性能受到越来越多的关注。纳米ZnO有许多特点,其带隙宽度为3.37eV,而激子束缚能60meV,大于室温下的热离合能,又可以在紫外光的激发下发生辐射。氧化锌在太阳能电池、短波长发光器件、压电传感器等领域有着广阔的应用前景。如何进行氧化锌纳米线的可控生长是研究的重点,本文通过多种方法进行了纳米ZnO生长研究,探究了不同生长机制下ZnO的不同形貌和特性。
  本文首先简单是介绍了纳米科技,然后从气相生长法和液相生长法两个方面,介绍了一些生长纳米结构的方法,分析了不同方法的特点和生长机理,然后介绍了一些表征纳米材料各方面性能的主要手段及其特点。
  接下来介绍了纳米ZnO的特性及其国内外研究现状,并阐述了纳米ZnO的应用。
  然后我们先用湿法中的水热法进行了ZnO纳米线的生长实验的研究,分析了生长时间、种子层的制备等参数在水热法生长ZnO中的意义,并对生长得到的ZnO进行了外貌、结构、成分等各方面的表征和研究,对其生长机理进行了探究。
  接着我们用干法中的化学气相沉积法,并结合已有的C-MEMS(Carbon Micro-Electro-Mechanical System)工艺平台,进行了干法制备ZnO的生长研究。主要介绍了C-MEMS工艺,在制备中通过添加氧化锌粉末或者溅射氧化锌等不同的方法来提供反应源,最后对不同方式生长得到的氧化锌进行了外貌、结构等各方面的表征和研究,探究各种温度等参数化学气相沉积法制备ZnO的影响。
  最后对于两种生长氧化锌纳米线的方法(化学气相沉积和水热法)进行了比较研究,分析研究了其优缺点。
[博士论文] 何霏
材料物理与化学 华中科技大学 2014(学位年度)
摘要:近年来,大量的研究工作致力于处理挥发性有机污染物。在目前已知的挥发性有机污染物(VOCs)中,由于高毒性、致癌性和难降解性,苯可能是最危险的一种。开发温和条件下的高效苯降解处理技术仍然是一个挑战。作为治理手段之一,光催化氧化降解方法被广泛认为是一种很有前景的技术。因为化学稳定性高,成本低以及毒性小,在众多光催化剂中,TiO2被广泛应用于环境治理中。但是,由于在降解过程中经常会产生一些更难降解的副产物,使得TiO2催化剂用于处理气相苯时往往表现出较低的活性和稳定性。因此,开发光催化降解气相苯的高效催化剂仍然面临挑战,但确实具有很重要的现实意义。
  本论文的主要工作是通过形貌控制的方法,设计和开发高活性的二氧化钛光催化降解气相苯催化剂。我们试图在材料可控制备的基础上,建立微结构与性能的联系,旨在将多孔材料独特的优势发挥到二氧化钛材料上。
  首先,我们采用溶剂热法合成了N-TiO2纳米颗粒,发现通过改变氮源的种类可以调控样品的微观结构、相组成、粒径以及比表面积。采用水合肼合成的样品表现出最佳的光催化降解气相苯活性。经过15次循环使用后,催化剂的活性基本保持不变。
  其次,我们采用溶剂热法在温和条件下合成了多孔TiO2。该材料由米粒状纳米微晶组成,具有较大的比表面积,不需要焙烧过程,所合成材料具有较高的结晶度。光催化降解气相苯实验表明,该材料具有优异的性能。考察了钛源、水热温度以及焙烧过程对所合成样品光催化活性的影响。
  再次,我们采用比较简易的方法合成了微米级的核-壳结构 TiO2材料。该材料含有丰富的介孔,且壳层呈现类似核桃表面的形貌。通过改变原料配比,可以方便地调节该材料的尺寸和形貌。同时详细考察了葡萄糖量、尿素量以及焙烧温度对材料形成过程的影响。光催化降解气相苯实验表明,该材料具有比P25更高的活性。该材料还被用于光电探测材料,在室温下,随着紫外灯不断打开和熄灭,光电流可以持续响应,说明其具有较良好的光敏性。
  最后,我们采用钛酸丁酯作为钛源,冰醋酸为溶剂,在不同条件下合成了介孔TiO2。经实验研究发现,钛酸丁酯和冰醋酸的物料比以及焙烧温度对所制备样品的微观结构和光催化活性有很大影响。纳米级TiO2具有比微米级TiO2更优良的光催化活性。动力学分析表明,反应的L-H速率常数k与光强度呈正比,而Langmuir吸附常数K与光强度成反比。采用GC-MS技术检测了光催化降解过程产生的中间产物,并讨论了光催化降解苯的反应机理。
[硕士论文] 董家鑫
化学工程与技术 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:本工作以无机铝盐作前驱体,分别采用阳离子季铵盐类表面活性剂(CnTAB,n=12,14,16,18)和非离子嵌段共聚物(F127,F68,P123和Brij56)作模板剂,在未加酸或碱作pH调节剂的水及非水(乙醇EtOH)体系中,首次通过引入环氧丙烷(PO)作凝胶促进剂,在温和的条件下控制合成了具有不同结构特征的介孔氧化铝材料,并对材料的控制制备规律利用各种表征技术如XRD、N2吸附、TG、SEM和TEM等进行了系统的研究。具体的研究结果如下:
  1、在Al(NO3)3?9H2O-EtOH-CnTAB-PO组成的非水体系中,控制合成了比表面积高达456m2/g的具有类γ-Al2O3相的介孔氧化铝材料。研究发现PO的用量在介孔氧化铝的形成中起着至关重要的作用,过低的PO量将使体系难以凝胶化,而过高的PO量又会使反应自组装的过程无法控制而难以形成有序的介孔氧化铝物相。通过对PO/Al摩尔比的调节可实现材料孔径在3.4~4.8nm范围内的调节。与无模板的空白样相比,模板剂的引入将使材料的比表面积和孔容显著增加。
  将该方法扩展至F127模板体系,采用40℃敞口凝胶化的方式获得了热稳定性可达800℃的介孔γ-Al2O3,通过对模板剂种类的调节可实现对材料孔径在4.6~7.8nm范围内的控制。
  2、在AlCl3?6H2O-CnTAB-H2O-PO构成的纯水体系中,控制合成了热稳定性高达800℃的孔壁晶化的介孔γ-Al2O3,研究发现PO/Al的摩尔比在3~7,模板剂浓度在8.08~19.47%范围更有利于有序介孔氧化铝的合成,随着体系中EtOH/H2O体积比的增加,样品有序性变差。而烷基链长度的改变对材料孔径的影响较小。
  3、在 AlCl3?6H2O-H2O-F127-PO体系中,采用40℃敞口凝胶化程序控制合成了高热稳定且高度有序的介孔γ-Al2O3材料,实验发现随着 PO量或EtOH量的增加,样品的有序性均变差;模板剂浓度可在1.6~9.77%范围内进行有效调节。然而,对孔结构的分析表征却显示该材料的比表面积极低,仅为65m2/g,具有双介孔(3.8nm、6.2nm)分布特征,其原因目前尚不清楚,可能暗示样品在焙烧脱模板过程中介孔孔道发生了部分的闭合,进一步的研究仍在进行中。
  本工作提出的利用环氧丙烷的开环作用控制合成介孔氧化铝的思想,与已有工作相比,不仅合成过程更加简洁、高效、环保,而且易于实现对材料结构和性能的有效调控,预期这种合成思想可进一步拓展至其它非硅基介孔金属氧化物的合成中去,更为广泛的扩展研究工作已经展开。
[硕士论文] 刘聪
化学工程 山东科技大学 2012(学位年度)
摘要:纳米硫酸钙的性质、功能不仅取决于自身的化学成份,还受到其形貌、粒径的影响。一般情况下,硫酸钙是以晶须状存在的,体积较大。本课题分别采用直接沉淀法和反相胶束法制备了三维均匀度较高的球形纳米硫酸钙,并研究了不同工艺条件对其粒径的影响及其生长机理等。
  (1)采用直接沉淀法,以0.5 mol/L的Na2SO4溶液和0.5 mol/L的Ca(NO3)2溶液为原料,向Na2SO4溶液添加尿素与柠檬酸铵(二者质量比1:1,质量都为硫酸钠质量的1%),在反应体系温度为25℃、pH为6、陈化时间20min、干燥温度150℃的条件下,制备了近似球形的硫酸钙产品,平均粒径400nm左右。
  (2)研究了反相胶束体系中OP-10、AEO、AOT+OP-10、TWEEN80、AES、CTAB等不同表面活性剂对制备的纳米硫酸钙产品的形貌和尺寸的影响。总结了表面活性剂分子临界堆积常数(P)、胶束形状、纳米硫酸钙的最终形貌之间的关系。发现当表面活性剂P值小于1.35时,胶束形成层状结构,导致硫酸钙最终成为纳米片状。当表面活性剂P值处于1.4到2.5范围之间时,胶束形成棒状结构,致使硫酸钙最终成为纳米棒状。当表面活性剂P值大于3.4时,胶束形成球状结构,使得硫酸钙最终成为纳米球状。
  (3)采用AOT+OP-10复合表面活性剂/环己烷/正戊醇/水溶液反相微乳液体系制备了球形纳米硫酸钙产品。试验表明水表比ω、反应物浓度、[Ca2+]/[SO42-]值和陈化时间等反应条件共同影响 CaSO4颗粒平均粒径的大小。在水表比ω为20,[Ca2+]=[SO42-]=0.125mol/L,陈化时间10min的条件下制备出平均粒径为70nm的产品。同时发现在体系形成初期,体系中存在两种尺度不同的反相微乳液滴,随着时间的推移,这两种液滴会最终融合为同一种液滴。
  (4)采用CTAB/环己烷/正戊醇/水溶液反相微乳液体系,在水表比ω为5,[Ca2+]=[SO42-]=0.1mol/L,陈化时间10min的条件下制备出平均粒径为80nm的球形纳米CaSO4产品并分析了不同工艺条件对其粒径的影响。
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