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多孔材料是90年代初迅速兴起的一类新型结构材料,具有较大的比表面积、良好的均匀透过性和耐高温、耐气候性、抗腐蚀等性能,使其具有其它材料难以取代的优异性质,成为跨学科研究的重点之一。
作者结合国内外文献调研和本课题组的有关工作基础,综述多孔材料制备的最新研究进展,认为多孔四氧化三钴和氧化镍及其担载贵重金属催化氧化危化品CO技术,有望发展成为毒性气体处理的新技术。本文通过不同的方法可控制备α、β型氢氧化物及有机前驱物,进而可控制备不同形貌的多孔氧化物材料。通过XRD、SEM、TEM(HRTEM)、BET、XPS、TG和催化测试等手段,对前驱物及实验条件对多孔氧化物的可控制备、结构特征、其形貌与催化性能进行了研究。
本文的主要研究内容如下:
第一,在设计的实验条件下,一步法可控制备了含有机物的二维层状结构α型氢氧化钴和氢氧化镍。研究了不同反应参数和实验条件对其组成、结构、形貌的影响。探索出了可控合成系列α型氢氧化物的最佳方案及规律,同时,对其协效阻燃等有关性能进行了研究。
第二,探索出一种低温、水溶剂、高产、简单、无模板(或表面活性剂)、低能耗的合成方法。可控制备了由二维片状结构单元趋向性有序叠加成三维结构的D型氢氧化钴和氢氧化镍,并且对该反应体系进行了系统的研究。探索了反应参数与形貌的关系以及其合成系列三维结构β型氢氧化物的规律,同时,对其协效阻燃等有关性能进行了研究。
第三,首次探索出了溶剂法低温条件下双溶剂络合可控制备系列有机-无机金属复合物最佳方案,进而可控制备海岛型多孔氧化物和多孔薄膜。研究了形貌与实验参数的关系以及产物的有关性能。
第四,利用合成的二维、三维氢氧化钴和氢氧化镍为前驱物,可控制备出二维、三维结构的多孔氧化物。研究了多孔氧化物的形貌与实验条件的关系及其性能。同时,对不同形貌的多孔氧化物催化氧化危化品CO进行了研究,探讨了形貌、结构等与催化性能之间的关系。
第五,利用部分多孔氧化物作为载体,可控制备多孔氧化物担载会催化剂,对多孔四氧化三钴和其作为载体担载金的催化性能进行了探讨。研究表明,该多孔氧化物不但自身具有良好的催化性能,而且还可以作为优良的催化剂载体。