中空 多孔納米結構的可控制備及其性能研究 武世奎著 9787811421866 【台灣高等教育出版社】

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書名：中空/多孔納米結構的可控制備及其性能研究
ISBN：9787811421866
出版社：燕山大學
著編譯者：武世奎著
頁數：150頁
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1513970
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內容簡介
本書從”自下而上”和”自上而下”兩種途徑探索了這類納米結構的可控制備方法。中空/多孔納米結構材料具有合適的空腔/孔隙大小、較大的比表面積和能性質，這使其較實心納米顆粒具有更廣泛的應用前景。由於結構相對複雜，目前製備具有中空/多孔結能納米複合物仍是一項具有挑戰性的工作。發展可設計的製備方法是實現中空/多孔能複合物廣泛應用的關鍵。

目錄

第1章 緒論
1 1引言
1 2中空納米結構的液相法製備
1 2 1硬模板法
1 2 2軟模板法
1 2 3無模板法
1 3MOF前驅備中空/多孔納米結構
1 3 1MOF納米顆粒的可控制備及吸附性能
1 3 2在空氣中煆燒MOF納米顆粒
1 3 3在惰性氣體保護下煆燒MOF納米顆粒
1 4中空/多孔納米結構的應用
1 4 1光催化
1 4 2電化學析氫反應（HER）
1 5本書研究的內容
第2章 中空Ag/AgCl塊狀納米結構的製備及其光催化性能研究21
2 1引言
2 2材料和方法
2 2 1材料
2 2 2AgC1中空方塊的製備
2 2 3儀器
2 2 4光催化性能
2 3結果與討論
2 3 1結構與形貌
2 3 2AgCI中空方塊的形成過程
2 3 3AgC1中空方塊的生長機理
2 3 4中空Ag/AgC1方塊的光催化性能
2 4本章 小結
第3章 Ag/AgCl納米結構的形貌可控制備及其光催化性能研究3 1引言
3 2材料和方法
3 2 1材料
3 2 2製備方法
3 2 3儀器
3 2 4光催化性能
3 3結果與討論
3 3 1AgC1納米晶的形貌可控制備
3 3 2反應溫度和時間對形貌的影響
3 3 3反應溶劑對形貌的影響
3 3 4 Ag/AgC1納米晶的光催化性能
3 4本章 小結
第4章 多孔六氰合鐵酸鋅（Zn3[Fe(CN)6]2 xH2O）微一納米晶的製備及吸
附性能研究
4 1引言
4 2實驗部分
4 2 1材料
4 2 2製備ZnPBA 微-納米晶
4 2 3儀器
4 2 4染料吸附實驗
4 3結果與討論
6 3 1結構和形貌表徵
6 3 2分級結構的 Fe/FesC@N doped C 複合物的形成機理88
6 3 3 分級結構的 Fe/FesC@N doped C複合物的 HER 性能88
6 4本章 小結
第7章 NiFe@N摻雜石墨烯微管的一步法製備及其HER性能研究 91
7 1引言
7 2實驗部分
7 2 1材料
7 2 2氮摻雜石墨烯管複合物的製備
7 2 3儀器
7 2 4電化學性能測試
7 3結果與討論
7 3 1氮摻雜石墨烯管的表徵
7 3 2 NiFe-NGT複合物的形貌轉化
7 3 3 NiFe-NGT複合物的HER性能
7 4本章 小結
參考文獻

前言/序言
中空/多孔納米結構材料具有合適的空腔/孔隙大小、較大的比表面積和能性質，這使其較實心納米顆粒具有更廣泛的應用前景。由於結構相對複雜，目前製備具有中空/多孔結能納米複合物仍是一項具有挑戰性的工作。發展可設計的製備方法是實現中空/多孔能複合物廣泛應用的關鍵。本書從”自下而上”和”自上而下”兩種途徑來探索這類納米結構的可控制備方法。本書部分內容（第2章 、第3章 ）採用”自下而上”途徑，選擇自模板法在液相中製備了AgCl中空立方塊而通過光照在AgCl中空立方塊表面原位生長了銀納米顆粒，形成Ag/AgCl複合光催化劑。本書第二部分內容（第4~7章 ）採用”自上而下”途徑，嘗一種簡單的金屬一有機框架（MOF）為模板製備中空/多孔納米材料。首先製備了幾種不同形貌的普魯士藍類似物（PBA）的納米顆粒括多孔結構Zn3[Fe(CN)62 xH2O和NiFe(CN)5NO 2H2O。再以PBA納米顆粒作為模板，通過高溫熱解的方法”自上而下”製備了組分更加豐富的中空/多孔納米結構複合物。由於其結構和性能更易調控，這些中空/多孔納米複合材料在吸附、光催化、電催化析氫（HER）等多個領域得到了綜合應用。主要研究內容如下：
1 以AgNO3和CCla為原料，通過簡單的一步法製備了方塊狀的AgCl中空納米結構。該AgC1中空立方塊的邊長為600~900nm，孔腔尺400~600nm。溶解一沉澱與離子擴散相結合的形成機理用於解釋中空納米結構的生長過程。通過光輻射可以將AgCl中空方塊轉化為Ag/AgCl中空方塊。該複合結構表現出的有機污染物降解活性。通過對上述實驗的，以AgNO3和CCl4作為前驅體、PVP為保護劑，利用溶劑熱法製備了大量均勻的尺100 nm以下的AgC1納米方塊和納米球。研究表明，反應時間和溫度是產品形貌演變的重要因素。如果以二氯乙烷作為氯源，則可獲得四面體型的AgCl納米結構。樣品的形貌演化規律表明其生長機理可能遵循奧斯特瓦爾德機制。該結構同樣可轉化成Ag/AgCl複合光催化劑，並在太陽光下展現出的羅丹明B降解效率。
2 以ZnCl2和K3Fe(CN)6為原料製備了規則的Zn3[Fe(CN)6]z xH2O球狀納米顆粒、微米立方塊和多面體狀顆粒。通過調節 反應體系中鹽酸的用量，實現了Zn3[Fe(CN)6]2xH2O形貌從立方塊向多面體轉化。通過X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和比表面積分析對樣行了表徵，並提出了各種形貌顆粒的可能形成機理。
Zns[Fe(CN)6]2xH2O具有沸石樣結構，對有機染料有較強的選擇性吸附作用。對染料吸附的實驗結果顯示，立方塊狀樣品對亞甲基藍吸附能力強，達到1 016g g=1（比表面積達到643 2m2 g1）。並且吸附的染料可以在有機溶劑中脫附，實現染料的回收利用。因此，這一材料可用於廢水處理領域。
3 基於MOF的多孔結構，Zn3[Fe(CN）6]2 xH2O可用於吸附重金屬離子Ag*形成Ag摻雜的Zn3[Fe(CN)6]zxH2O（Ag-ZnPBA)。通過煆燒塊狀的Ag-ZnPBA可獲得均勻的具有中空或多孔結構的三元Ag/ZnO/ZnFe2O4複合物納米材料。樣品在煆燒後保持了前驅體的塊狀形貌；並且通過調節 加熱程序，三元複合物的微觀結構可以實現從多孔到中空的轉化；銀的負載量可以通過前驅體對銀離子的吸附量加以調節 。銀負載的三元複合物Ag/ZnO/ZnFe2O4與其二元複合物ZnO/ZnFe2O4相比表現出更強的光催化活性，說明銀在光催化過程中起到了重要作用。結果表明複合物中的Ag、ZnO和ZnFe2O4三種組分形成了ⅡI型匹配和肖特基勢壘，從而促使光生電子和空穴更好地分離。同時由於鐵酸鋅的磁性，可以方便地用磁鐵將光催化劑從反應體系中分離出來。該研究提供了一種製備均勻能多組分中空結構的簡單有效的途徑。
4 在氮氣保護下煆燒Zn3[Fe(CN)6]zxH2O多面體微塊，顆粒可以保持多面體形貌，並在多面體顆粒表面長出了中空的碳納米管。XRD、電子能譜、X射線光電子能譜結果顯示其組分為Fe、Fe3C和氮摻雜碳。高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）結果顯示，多面體顆粒內部是由10~50nm的Fe/FesC @N-doped C核殼結構納米顆粒堆積而成。Fe/FesC@N-doped C納米顆粒之間堆積比較疏鬆，形成多孔結構。這種由氮摻雜覆過渡金屬的納米材料具有良好的HER性能。電化學測試表明，該催化劑的過電位和Tafel斜率較小，分別為109 1mV和59 6mV dec-1，是良好的HER電催化劑。磁性測試結果表明，該材料具有較高的飽和磁化強度和矯頑力，在存儲材料領域具有應用潛力。
5 在氮氣保護下高溫煆燒尺約50nm的NiFe(CN)5NO 2H2O納米顆粒，我們獲得了NiFe@氮摻雜石墨烯管狀結構（NiFe@NGT）。XRD、SEM和TEM結果顯示，該結構由直徑為1～2um的氮摻雜石墨烯管和封裝在管中的NiFe合金顆粒組成。通過調節 煆燒溫度，石墨烯管的直徑可調節 到50~0nm。結構和組分表徵結果表明，前驅體在氮氣下高溫煆燒時會發生熔合，形成微米級的NiFe合金顆粒，並催化形成氮摻
雜石墨烯微管。該結構可為HER提供更多的活性位點。電化學測試表明，該催化劑的過電位和Tafel斜率較小，分別為70 5mV和63 4mV dec-1，且循環性能穩定，是的HER催化劑。

作者簡介
武世奎，內蒙古醫科大學，工學博士，副教授。03年畢業于燕山大學化學工程與工藝專業，07年畢業于江蘇大學無機化學專業，16年畢業于江蘇大學材料科學與工程專業。主要研究方向為納米材料的可控制備，現從事無機納米、蒙藥、無機納米載備等相關研究。已獲得國家自然科學2項、內蒙古自治區草原英才青年創新創業人才、內蒙古自治區科技英才計劃支持。發表SCI收錄文章 10餘篇，獲國家發明專利3項。參編科學出版社《無機化學》、人民衛生出版社《基礎化學（英文版）》等教材。
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