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氧化铝陶瓷材料,不仅具有轻质、高强度、高模量、耐高温等特点,而且还具有很好的高温抗氧化性、耐化学稳定性和电绝缘性,广泛应用于隔热材料、吸附材料、增强材料及催化剂载体材料等领域。氧化铝纳米纤维,因为具有大的长径比,并且直径在纳米尺度,更加有利于其在催化载体、吸附及传感等领域的应用。本论文通过溶胶-凝胶结合静电纺丝技术的方法,而后经高温煅烧处理,得到了柔性的Al2O3复合纳米纤维、表面具有介孔结构的Al2O3纳米纤维和介孔的Al2O3/CeO2复合纳米纤维,同时,通过沉淀-附着的方法制备出Au-介孔Al2O3纳米纤维非均相催化剂,在制备方法、材料特性和应用方面取得了一系列有意义的结果。论文的主要工作包括以下四个方面: (1)柔性Al2O3复合纳米纤维的制备与表征 利用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术,通过高温煅烧,成功地制备出柔性Al2O3复合纳米纤维材料,研究了MgO和CaO-SiO2添加剂对Al2O3复合纤维的形貌及结构的影响,同时系统地研究了铝盐水解体系、纺丝环境条件对纳米纤维的形貌的影响。为了提高柔性Al2O3的制备效率,我们设计、制造了一种高效的笼状针式多喷头静电纺丝装置,并优化了批量制备柔性Al2O3的最佳工艺,提高了制备效率。 (2)表面具有介孔结构的Al2O3纳米纤维的制备与性能研究 利用溶胶-凝胶法,并结合溶剂诱导自组装,以静电纺丝技术纺丝后,经高温煅烧处理,成功地制备出表面具有介孔结构的Al2O3纳米纤维。筛选出合适的铝盐种类、高分子添加剂,优化了静电纺丝及煅烧的工艺参数,系统地研究了温度对Al2O3纤维晶型、比表面积、孔结构及有序度的影响,得到了比表面积较大的介孔Al2O3纳米纤维材料;在700℃处理下,得到的材料比表面积高达260 m2/g,且孔径分布均一,平均孔径为6.1nm。 (3)介孔氧化铝纳米纤维作为非均相催化剂载体材料的研究 利用沉淀-附着的方法将纳米Au颗粒固载于介孔Al2O3纳米纤维载体上,成功制备了Au-介孔Al2O3纳米纤维非均相催化剂。纳米Au的尺寸均一,以苯甲醇催化氧化生成苯甲醛为模型反应,研究了不同性质的载体及Au负载量对苯甲醇催化氧化活性的影响。 (4)介孔氧化铈掺杂的氧化铝复合纳米纤维的制备 利用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术,成功制备出稀土氧化铈掺杂的具有介孔结构的CeO2/Al2O3纳米纤维,研究了不同含量CeO2对最终纤维形貌及晶型结构的影响,该催化剂载体材料具有一定的应用价值。