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本论文利用材料在纳米尺度下的特异性能,通过不同物质之间的复合来探索材料对样品催化性能的影响,并对不同物质之间的“协同作用”做了初步的探讨。本论文主要选了氧化锌纳米颗粒/钛酸纳米管复合物,Ag-Cu-Ni纳米复合金属粉以及Ag-Ni/YSZ纳米复合物为研究对象,探讨纳米材料的复合对其催化性能的影响。主要内容如下:
(1)利用溶剂热方法制备了氧化锌纳米颗粒/钛酸纳米管复合物体系,并通过XRD,TEM,UV-vis,BET等方法对其进行了表征。结果显示,六方纤锌矿结构的氧化锌附着在钛酸纳米管的表面形成了纳米复合物体系。利用光催化降解罗丹明B作为模型反应,研究发现相对于单独的氧化锌纳米颗粒和钛酸纳米管体系,在可见光照射条件下,纳米复合物表现了优异的光催化活性,并对其相关的机理进行了讨论。我们认为氧化锌纳米颗粒和钛酸纳米管之间的“协同效应”在催化性能的提升上起到了极其重要的作用。
(2)采用了一种新型的环境友好的溶剂热方法,一步合成三元Ag10Cu45Ni45纳米复合金属粉,并通过XRD,TG, FT-IR等方法对其进行了表征。结果显示,粒径在6~20 nm左右面心立方的Ag,Cu,Ni单质形成均匀的混晶结构。在纳米复合金属粉存在下,利用DTA方法考察了高氯酸铵(AP)热分解反应。研究发现相对于单相金属纳米颗粒和二元复合金属纳米粉,三元Ag10Cu45Ni45纳米复合金属粉表现了对AP更好的催化性能,将其低温分解温度和高温分解温度分别降低了3.5和119.5℃,放热量增加1.63 kJ/g。我们认为三元Ag10Cu45Ni45纳米复合金属粉对AP热分解性能提高可能与以下三个因素有关:(1)纳米级Ag-Cu-Ni复合金属粉的表面效应是提高催化性能的一个重要因素;(2)纳米复合金属粉表层含有或生成的金属氧化物在AP热分解起始阶段电子转移或质子传输过程中起桥梁作用;(3)纳米Ag10Cu45Ni45复合金属粉与AP的中间产物、最终产物发生反应,从而促进催化反应进行。
(3)经过对一系列合成条件的探索,提出了一条以乙醇为溶剂和还原剂的溶剂热方法来制备用于燃料电池阳极材料的Ag-Ni/YSZ纳米复合物。由Scherrer公式计算可知:复合物中Ag、Ni、YSZ的粒径分别约为10.2nm、10.8nm、3.6nm,即实现了将YSZ在纳米尺度下均匀地分散到阳极Ni中。