论文部分内容阅读
碳纳米管（CNTs）作为一种新型纳米碳材料，它具有极其特殊的导电、导热以及力学特性，现已成为纳米技术中最热门的研究对象之一，其潜在的应用日益受到人们广泛的关注。本论文以挖掘CNTs新的特性和负载催化剂的制备及应用进行了比较系统的研究，并得到一些具有一定创新性的结果。具体的研究工作主要集中在以下几个方面。1．低温合成的CNTs（700℃）通过混酸纯化、热处理后，得到去功能化碳管（DF-CNTs），通过RAMAN、HRTEM、XPS和BET等物理化学表征手段对其表征显示，它的O/C原子比下降，拉曼光谱D模和G模相对强度ID/IG的比值增大，比表面积增大，呈现多缺陷性。进一步的光催化降解H2O2实验显示，该多缺陷碳管（DF-CNTs）具有光催化性能。2．用浓HNO3/H2SO4混酸化学氧化裁剪的方法制得短碳管（S-MWNTs），经过0.1μm的微孔滤膜过滤后，收集滤液可获得羧酸功能化很好的超短碳管（US-MWNTs）。与氧化裁剪前的MWNTs相比，US-MWNTs能产生荧光效应。并且发现羧酸化程度越高及MWNTs越短，其发射的荧光越强。3．使用溶胶-凝胶法制备出TiO2/碳纳米短管（S-MWNTs）复合催化剂，在TiO2光催化剂的制备过程中加入一定量的S-MWNTs能够显著地提高催化剂的光催化性能，S-MWNTs和TiO2的最佳质量配比为1％。XRD分析表明，少量S-MWNTs的掺入并不会改变TiO2的晶型结构。UV-vis分析表明，S-MWNTs的添加增强了复合光催化剂对紫外光至可见光的吸收，并出现蓝移。4．用低温的、分步合成的液相法制备出纳米Cu2O花，在花的形成中，CTAB和NaOH起了关键性的作用，实验结果显示，纳米Cu2O花的形成经历“成核-溶解-再结晶”过程，其演变可以分为四个阶段：（1）生成纳米Cu2O颗粒；（2）部分Cu2O颗粒开始溶解；（3）部分没有溶解的纳米Cu2O颗粒表面再结晶成许多小突起；（4）随着反应的进行最终长成纳米Cu2O花。5．采用简易的湿化学方法得到纳米Cu2O球均布于MWNTs表面的复合材料。分析显示，MWNTs取材于多缺陷碳管，在缺陷处布满了大量的含氧基团，它不仅增加了MWNTs的分散性，而且还为异质材料的成核提供较多的活性点。另外，加入适量的PVP可以抑制同质成核，促进异质的纳米Cu2O在MWNTs缺陷处结晶成核生长。