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材料的性质不仅取决于材料的化学组成,还取决于材料的凝聚态结构,制备具有特殊结构的微纳米材料是当今材料科学研究的热点和难点之一。异质多壳层微纳材料是几个不同直径空心球的叠加或嵌套,形成了一种结构新颖的材料,它既可以满足人们在微纳米尺度上对材料结构和性能的设计、剪裁和优化,还具备许多独特的不同于单组分材料的光、电、磁、催化等性能。
本论文选用两种不同的金属氧化物(TiO2和Hematite)为研究对象,通过简易的两步水热反应制备具有新型结构的TiO2/Hematite异质多壳层结构。首先在水热过程中,通过控制搅拌时间、反应物浓度、反应时间和加料顺序等条件得到Hematite买心颗粒和中空颗粒,然后将这两种不同形态的颗粒,分别浸入含有钛源的反应液中,采用层层沉积自组装方式制备出了两种不同结构的异质多壳层颗粒材料,通过TEM、SEM、HRTEM、SAED、XRD、XPS、EDS mapping等系统的表征,证明了产物具有异质多壳层结构。这种无模板的合成方法简单易操作、可重复,避免了传统模板法的繁琐合成过程。
与同质单壳层或多壳层微纳结构相比,异质多壳层微纳结构可同时赋予材料不同的功能,拓宽材料的应用领域。本文初步考察了以Hematite颗粒为基体TiO2为外壳层的异质多壳层颗粒对有机染料亚甲基蓝溶液的吸附性能。通过N2等温吸附-脱附分析,多壳层结构具有较大的比表面积,将所得颗粒对有机染料亚甲基蓝(MB)进行吸附,结果发现能在30 min内即达到吸附平衡,说明这种异质多壳层结构的吸附剂具有较快的吸附速率。