【摘 要】
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本论文研究在乙醇-水-SiO2体系中利用SiO2表面的吸附水层作为纳米反应器制备CuO/SiO2纳米复合材料。论文首先综述了纳米CuO和纳米复合材料的性能和应用,对纳米复合材料的制备
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本论文研究在乙醇-水-SiO2体系中利用SiO2表面的吸附水层作为纳米反应器制备CuO/SiO2纳米复合材料。论文首先综述了纳米CuO和纳米复合材料的性能和应用,对纳米复合材料的制备方法按照是否利用纳米反应器的思路分为传统方法和先进制备技术(主要是微尺度反应技术)。并将微尺度反应技术分为硬约束型和软约束型两大类进行了详细介绍:硬约束型介绍了多孔材料和层状硅酸盐作为纳米反应器的机理、特点和应用;软约束型介绍了反相微乳液技术的机理、特点和应用。 在总结国内外研究成果的基础上重点介绍了另一种软约束型微尺度反应技术——吸附相反应技术的机理和特点,并提出了吸附相反应得以进行的两个关键因素:吸附层的形成和反应发生的具体场所。并从吸附和反应两个方面对吸附相技术的最新研究成果做了综述,最后在总结已有研究成果的基础上,提出了本论文的研究设想和实验思路。 考虑到吸附相反应进行的两个关键因素,针对新的实验体系,作者对实验方案进行了初步的选择。利用Cu离子吸附量测定实验、溶剂置换实验以及反应后吸附对比实验验证了吸附层的存在且是反应发生的主要场所。XRD分析定性表明有CuO晶体产生,其晶粒大小可以用谢乐公式计算。 针对Cu(AC)2作为吸附前驱体、NaOH为后续反应物的确定体系,作者针对离子吸附过程和后期反应过程分别设计了实验,利用络合滴定法、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)以及电子能谱仪等多种表征手段对吸附和反应过程进行了研究,发现:(1)Cu离子的吸附只能在吸附剂表面和本体相性质差别较大时才能发生;(2)体系中的Cu离子在SiO2表面、吸附水层和乙醇本体相三个区域内有不同的浓度,温度升高会对吸附水层内的Cu离子吸附产生促进作用:(3)随水浓度的提高,Cu离子的吸附量与不完全反应产物的Cu元素相对含量均逐渐升高,这是由于吸附层厚度的增加所致。(4)逐步滴加氢氧化钠反应实验表明,SiO2表面直接吸附的Cu离子反应活性相对最低,氢氧化钠优先在吸附层内进行反应。(5)产物CuO晶粒的大小受到吸附层厚度和其中反应产物的过饱和度的控制。吸附层和吸附层内的因素的有效控制是吸附相反应技术实现的关键所
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