基本信息
- 项目名称：
- 特殊形貌氧化锆的制备和光催化性能
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文利用生物模板荷花粉来制取空心球纳米氧化锆，从而制得特殊形貌的氧化锆粉体，并对其所具有的光催化性能进行了一定程度的探索。
- 详细介绍：
- 本文以乙酰丙酮为络合剂，荷花粉为模板，ZrOCl2为原料，使用尿素来控制反应体系的酸碱度。通过简单的诱导-陈化法，制备了具有特殊形貌的空心球状纳米结构氧化锆。通过一系列实验的摸索，逐步找到了空心球氧化锆的最佳光催化条件，并且通过与其他氧化锆粉体的光催化效率进行对比，验证了空心球氧化锆优秀的光催化特性。为以后实际生产生活中的污染物降解和空气净化方面提供了一定的理论指导。
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撰写目的和基本思路
- 基于不同应用领域对ZrO2的特定形貌的要求，本文旨在利用简单的合成方法，进行可控形貌氧化锆的制备与组装实验研究及吸附性质初探，并对形貌控制的机理和特殊性能的成因进行研究。希望获得形貌稳定可控的纳米结构氧化锆，并且着重分析特定形貌ZrO2表面性质、结构特点与光催化性质的关系
科学性、先进性及独特之处
- 1．利用络合-沉淀反应制备特殊形貌ZrO2。在体系中加入小分子络合剂，以花粉为模板，通过络合反应与沉淀反应的竞争，最终实现对ZrO2形貌的控制。 2．特殊形貌ZrO2吸附性能的测定。讨论所合成的特殊形貌氧化锆在不同条件下对甲基橙等的吸附情况，分析特定形貌氧化锆在吸附上的优势，并初步探讨吸附的机理。
应用价值和现实意义
- 微观粒子的表面结构和特殊形貌无疑会决定其诸多有潜力的应用。随着表面结构和形貌发生改变，表面的化学性质也一样会改变。纳米材料一般具有强大的比表面积，能量比较高，处于热力学不稳定状态，所以可能具有一定的光催化作用。很明显，完全和有效的应用这些纳米粒子，将依赖于我们对一般性质、表面性质、稳定性的全面的理解。所以通过有效的形貌控制，有望制得具有奇特性能的新型材料。
学术论文摘要
- 材料的显微结构,决定了其宏观性质。微观粒子的表面结构和其本身的特殊形貌无疑会决定其诸多有潜力的应用。小尺寸的超细粒子具有很高的表面能量和很大的比表面积，使其表面性质很不稳定。随着表面结构和形貌发生改变，表面的化学性质也会改变。而纳米材料一般具有强大的比表面积，能量比较高，处于热力学不稳定状态，所以可能具有一定的吸附作用，但这依赖于我们对其一般性质、表面性质、稳定性的全面的理解。所以我们希望通过有效的形貌控制，有望制得具有奇特性能的新型纳米材料，为人类按照自己的意志探索、设计和开发各种新型功能材料和器件开辟一条全新的途径。本文报道以乙酰丙酮为络合剂，荷花粉为模板，ZrOCl2和NH4HCO3为原料，通过简单的诱导-陈化法，制备了具有特殊形貌的空心球状纳米结构氧化锆。该合成方法简单，条件易得，操作过程可控。研究表明，在反应体系中加入的荷花粉是促成纳米氧化锆形成空心球状形貌的关键步骤
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 本作品为作者课外学术科技成果，内容有较高的学术、应用价值
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 氧化锆纳米粉体不仅具备优良的材料工艺特性，而且具有中等强度的酸碱中心、氧化还原性质以及小尺寸、大比表面积、高表面能、高反应活性和选择性、对环境友好等特点，使其在催化剂、催化剂载体、常规和色谱柱分离技术、环境治理等方面的研究和应用非常活跃，并受到愈来愈多的关注。纳米二氧化锆的制备、形貌控制和相关复合材料研究开发已成为科学研究的重要课题。 以往异形ZrO2的制备所要求的工艺条件比较高，需要特殊的模板和反应环境，因而成本也较昂贵，文献中少有报道。由于半导体纳米ZrO2材料的特殊形貌及微观结构导致了不同于常规材料的光催化性能和吸附性能，这预示着新的应用领域，目前这方面的研究就更加少见。
