自牺牲模板法制备增强光催化性能的无机多孔空心微球.pdf

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1、Self-sacrificialTemplatingFabricationandEnhancedPhotocatalyticActivitiesofInorganicPorous／HollowMicrospheres彳DissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhong场馏Supervisor：Prof．BaiFengJune，2014岫010咖伽哪岫删砌

2、㈣《Y2543714关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：拯2014牟-5月f踟关于学位论文著作权使用授权书本人

3、经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：拯20iq年5月J暑日学位论文指导教师签名：望丝撇中年fA

4、潞摘要近年来，空心材料由于其独特的结构和性质，如低密

5、度、高比表面积等使其在催化、药物控释、微反应器、锂离子电池等诸多领域的广泛应用而备受关注。目前制备空心材料的方法大致分为四类：传统硬模板法、牺牲模板法、软模板法、无模板法。模板法中硬模板法最有效，也是最普通的合成空心材料的方法，由此法衍生出的牺牲模板法，不需要额外的表面功能化和通过化学反应去除内核，最具发展潜力。但是目前硬模板法存在几个内在的缺陷：多步合成过程难以获得高收率、模板去除后壳层结构容易塌陷；软模板法虽易去除模板，并有效的包裹疗效分子和生物活性分子，但软模板具有热力学不稳定性，容易受到溶液极性、pH值、离子强度等的影响，因此此法难易获得单分散的空心结

6、构；无模板法虽简易，但也具有内在缺陷，如奥斯特瓦尔德熟化只适合特定形貌的制备且空心结构的形貌不太规整。所以，探索新的组装空心材料的方法，特别是制备具有独特光学／电学性质的空心半导体材料或半导体基的杂化材料的方法，需求十分迫切。通过蒸馏沉淀聚合法制备的甲基丙烯酸(PMAA)聚合物微球尺寸均一，单分散性极好，而且表面富含羧基，从而满足了作为牺牲模板内在条件：活性表面有利于吸附和沉积金属前驱体和纳米颗粒，基于课题组前期对聚合物微球研究的工作基础，我们做了以下研究：(1)以PMAA为牺牲模板，N，N．二甲基甲酰胺(DMF)溶剂热一锅法合成了空心硫化锌微球。通过改变实验

7、条件控制获得的ZnS微球的大小、空腔直径、外壳厚度、晶型等，并通过TEM、SEM、FT-IR等检测手段对所获得的材料进行了表征，研究了自牺牲模板的去除机理和空心壳层的形成过程，此外通过UV-vis、PL、XPS、BET等测试手段进行了所得材料的物性分析，并探讨了ZnS空心微球在紫外光下的光催化活性，结果表明所得的ZnS空心微球展现出远高于商品硫化锌的光催化活性。(2)我们将PMAA与乙酸钠形成单分散不溶于乙醇的聚甲基丙烯酸微球的钠盐(PMANa)，然后在乙醇中通过与各种金属硝酸盐简单的阳离子交换，如In2+，Cu2+，Fe3+，Znz+，Mn2+，Sn2+，C

8、02+等，形成单分散的聚甲基丙烯酸微球的金属盐(PMAM)前驱体，然后通过精确控制升温速率，煅烧除去PMAA微球内核，得到一系列不同金属氧化物的多级空心结构纳米材料ONFe203，In203，ZnO等，并尝试将PMAM前驱体分散T在叔丁醇中通过匀胶机涂膜，而后煅烧期望得到较好的3D空心金属氧化物膜，通过TEM，SEM，XRD，TGA等测试手段对所得的纳米材料进行了表征。此法由于采用阳离子交换法，以金属硝酸盐为前驱体，从而使得此法简单、通用，适用于大多数的金属氧化物空心球或杂化金属氧化物空心球的大量合成。关键词：自牺牲模板；一锅合成；空心材料；光催化；金属氧化物

9、IIABSTRACTInrecenty