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碳酸鎂模板化制備復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)及性能表征
發(fā)布時間：2019/3/18 16:05:25 瀏覽： 次
復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)材料因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì),在能量存儲、藥物運輸、催化、傳感以及污染物處理等方面具有重要的應(yīng)用價值,因此制備具有可控微觀尺寸與形貌的復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)一直是材料化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。在復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)制備方法中,模板法被認為是最簡單,最有效的合成策略,但仍存在一些難以克服的問題,如模板劑合成成本高,去除條件苛刻等。近些年來,在研究期間發(fā)現(xiàn)和注意到：合成的碳酸鎂具有可調(diào)變的微觀尺寸與形貌、可控的碳酸鎂—碳酸氫鎂固液相轉(zhuǎn)化過程、以及相對較大的溶度積常數(shù)——較高的復(fù)分解反應(yīng)活性。利用這些性質(zhì),提出一條由碳酸鎂為模板制備復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)氧化物的新思路,使其克服傳統(tǒng)模板法中模板成本昂貴,去除條件苛刻等不足。為了驗證這一想法,本文首先以碳酸鎂模板為切入點,探討合成過程中反應(yīng)條件對其微觀結(jié)構(gòu)的影響,調(diào)變作用及機制；然后對碳酸鎂作為模板合成復(fù)雜微納米結(jié)構(gòu)氧化物,并對所得產(chǎn)品的吸附性能(如比表面積,孔結(jié)構(gòu),有機物染料吸附等)進行了探討和研究。
主要內(nèi)容和結(jié)果如下：碳酸鎂模板的制備研究。在乙醇輔助下熱解重鎂水制備微納米級棒狀三水碳酸鎂,并以三水碳酸鎂為前驅(qū)體通過相轉(zhuǎn)化合成了微納米級分級結(jié)構(gòu)堿式碳酸鎂和塊狀無水碳酸鎂。系統(tǒng)地研究了反應(yīng)因素對制備微尺度碳酸鎂的影響規(guī)律和機理。結(jié)果表明在碳酸鎂形成過程中,結(jié)晶速度對產(chǎn)物的尺寸起著關(guān)鍵的作用,通過調(diào)節(jié)碳酸氫鎂熱解過程中的攪拌時間,MgCO3·3H2O在微納米范圍內(nèi)尺寸可控；同時控制三水碳酸鎂的大小,可以調(diào)變相轉(zhuǎn)化后堿式碳酸鎂和無水碳酸鎂的微觀尺寸。
碳酸鎂循環(huán)模板法制備微納米級中空氧化物的研究。采用棒狀三水碳酸鎂,花狀分級堿式碳酸鎂為模板,醇鹽為原料,基于溶膠-凝膠和碳酸鎂與碳酸氫鎂之間相轉(zhuǎn)化過程,成功地合成了SiO2, A12O3, TiO2微米管及SiO2, SiO2-TiO2中空分級結(jié)構(gòu)。探討模板循環(huán)性結(jié)果表明,收集的碳酸氫鎂濾液經(jīng)多次循環(huán),仍然能夠制備棒狀三水碳酸鎂模板和花狀分級堿式碳酸鎂模板。
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