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试议层状层状液晶系统中TiO_2纳米材料制备与催化性能

收藏本文 2024-04-01 点赞:10085 浏览:35735 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:层状液晶具有独特的空间结构及微观结构的可调性,使其在模板合成具有特定形貌纳米材料领域中逐渐受到重视。本论文选用层状液晶为模板,利用其软物质特性及长程有序性来调控产物的形貌及尺寸。利用偏光显微镜(POM)、小角X射线散射仪(SAXS)确定液晶的相结构;利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对产物进行结构表征。探讨内容主要包括以下几个方面:第一部分:以一定浓度的TiOSO_4溶液代替TX-100/H_2O二元系统中的组分水形成层状液晶为模板,CTAB为包覆剂,分别采取直接沉淀法和水热法,通过在水相中TiOSO_4的水解来合成锐钛矿TiO_2纳米材料。论文系统探讨反应物浓度、CTAB/TX-100质量比等对产物形貌的影响。结果表明,直接沉淀法制备TiO_2纳米材料历程中,层状液晶对最终产物的形貌起了较好的模板作用。水热历程中层状液晶溶剂层的限定和包覆剂CTAB的添加对介孔微球的形成起到很重要的引导作用。通过产物对Rh-B的降解来评价其光催化性能,最后提出了可能的形成机理。第二部分:以CTAB/n-C_5H_(11)OH/TiOSO_4(aq)和CTAB/n-C_5H_(11)OH/NH3·H_2O(aq)两层状液晶系统混合,采取均匀沉淀法制备锐钛矿TiO_2纳米材料。论文系统探讨反应物浓度对产物颗粒尺寸及形貌的影响。结果表明,通过调控反应物浓度可以合成具有特定形貌的TiO_2纳米材料。最后对不同形貌产物的合成提出可能的形成机理。第三部分:以微乳液中形成的刚性层状液晶:TX-100/正己醇/环己烷/水四元系统为模板,采取均匀沉淀法合成TiO_2纳米材料。论文系统探讨反应物浓度、O/W体积比对产物形貌及尺寸的影响,并对不同形貌产物的形成机理进行了探讨。结果表明TiO_2纳米材料复制了液晶模板的层状结构。本工作通过选用不同组成的层状液晶为模板,制备具有可控形貌的TiO_2纳米材料。通过转变液晶组成、反应条件等对产物的形貌进行制约,获得具有可预先设计形貌的TiO_2产物,增加了这种策略在各领域中的实际可行性。关键词:层状液晶论文模板法论文包覆剂论文TiO_2纳米材料论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-9

    第一章 文献综述9-29

    1.1 纳米科技9

    1.2 纳米材料的基本知识9-11

    1.3 制备策略11-14

    1.3.1 物理法11-12

    1.3.2 化学法12-13

    1.3.3 自组装法13

    1.3.4 模板法13-14

    1.4 模板法构建纳米材料的探讨进展14-18

    1.4.1 模板的分类14

    1.4.2 模板法构建纳米材料的制备技术14-18

    1.5 LLC 模板法制备纳米材料的探讨进展18-27

    1.5.1 LLC 的形成及结构特点18-19

    1.5.2 LLC 的探讨手段19-22

    1.5.3 LLC 模板法合成和组装纳米材料22-27

    1.6 选题思路和主要内容27-29

    1.6.1 选题思路27

    1.6.2 主要内容27-29

    第二章 实验部分29-33

    2.1 药品及试剂29-30

    2.2 设备及仪器30

    2.3 溶液的配置30-31

    2.3.1 TiOSO_4溶液的配制30-31

    2.3.2 NH_3·H_2O 溶液配制31

    2.4 溶致液晶和样品的表征31-33

    2.4.1 溶致液晶的表征31

    2.4.2 TiO_2样品的表征31-33

    第三章 TX-100/H_2O 层状液晶系统中 TiO_2纳米材料的合成探讨33-49

    3.1 引言33-34

    3.2 溶致液晶的配制34

    3.3 纳米材料的制备34-35

    3.3.1 直接沉淀法制备 TiO_2纳米材料34-35

    3.3.2 水热法制备 TiO_2纳米材料35

    3.4 TiO_2光催化性能探讨35-36

    3.5 结果与讨论36-47

    3.5.1 LLC 的 POM 浅析36-37

    3.5.2 LLC 的 SAXS 浅析37-39

    3.5.3 TiO_2样品的 FT-IR 浅析39-40

    3.5.4 TiO_2样品的 XRD 浅析40-41

    3.5.5 SEM 和 TEM 浅析41-45

    3.5.6 BET 测试浅析45-46

    3.5.7 光催化降解46-47

    3.6 形成机理47-48

    3.6.1 直接沉淀法制备 TiO_2纳米材料的形成机理47

    3.6.2 水热法制备 TiO_2纳米材料的形成机理47-48

    3.7 本章小结48-49

    第四章 CTAB/n-C_5H_(11)OH/H_2O 层状液晶系统中 TiO_2纳米材料的合成探讨49-59

    4.1 引言49-50

    4.2 溶致液晶的制备50

    4.3 TiO_2纳米材料的制备50-51

    4.4 结果与讨论51-56

    4.4.1 LLC 的 POM 浅析51-52

    4.4.2 LLC 的 SAXS 浅析52-53

    4.4.3 TiO_2样品的 FT-IR 浅析53-54

    4.4.4 TiO_2样品的 XRD 浅析54-55

    4.4.5 TiO_2纳米材料的 SEM 浅析55-56

    4.5 形成机理56-57

    4.6 本章小结57-59

    第五章 TX-100/正己醇/环己烷/H_2O 层状液晶系统中 TiO_2纳米材料的合成探讨59-72

    5.1 引言59-60

    5.2 溶致液晶的制备60

    5.3 纳米材料的制备60-61

    5.4 结果与讨论61-69

    5.4.1 LLC 的 POM 浅析61-63

    5.4.2 LLC 的 SAXS 浅析63-64

    5.4.3 TiO_2样品的 FT-IR 浅析64-65

    5.4.4 TiO_2样品的 XRD 浅析65-66

    5.4.5 TiO_2样品的 SEM 浅析66-69

    5.5 形成机理69-71

    5.6 本章小结71-72

    第六章 结论与展望72-74

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