低價態(tài)金屬氧化物氣凝膠的合成和性能研究

1.74萬字 36頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統

目錄
目錄 I
摘要 III
第一章 緒論 - 1 -
1.1氣凝膠概述 - 1 -
1.1.1氣凝膠的定義 - 1 -
1.1.2氣凝膠的發(fā)展歷史 - 1 -
1.1.3氣凝膠的分類 - 3 -
1.1.4氣凝膠的制備及機理 - 4 -
1.1.4.1金屬氧化物氣凝膠的形成機理 - 5 -
1.1.4.2氣凝膠的干燥機理及方式 - 7 -
1.1.5氣凝膠的特點及應用 - 9 -
1.2低價態(tài)金屬氧化物氣凝膠的應用 - 10 -
1.2.1 氧化鎳（NiO）氣凝膠的應用 - 10 -
1.2.1.1半導體氣敏材料 - 10 -
1.2.1.2 催化效應 - 10 -
1.2.2氧化鋅（ZnO）氣凝膠的應用 - 10 -
1.2.3氧化銅（CuO）氣凝膠的應用 - 11 -
1.2.4氧化鎂（MgO）氣凝膠的應用 - 11 -
1.3低價態(tài)金屬氣凝膠的研究意義及內容 - 11 -
第二章 兩種氣凝膠的合成及表征 - 13 -
2.1試劑與儀器 - 13 -
2.2氧化鎳氣凝膠的制備 - 14 -
2.2.1實驗步驟 - 14 -
2.2.2鎳單質的制備 - 14 -
2.3氧化鎳/氧化鋁復合氣凝膠的制備 - 14 -
2.3.1實驗步驟 - 14 -
2.3.2鎳單質的制備 - 15 -
2.4 樣品表征 - 15 -
2.4.1 樣品的X-射線衍射測試（XRD） - 15 -
2.4.2樣品的紅外光譜測試 (FT-IR) - 15 -
2.4.3樣品的粒徑分布測試 - 15 -
2.4.4 樣品的透射電鏡測試（TEM） - 15 -
2.4.5 樣品的紫外光譜測試 - 15 -
第三章 結果與討論 - 16 -
3.1氧化鎳氣凝膠 - 16 -
3.1.1樣品的XRD分析 - 16 -
3.1.2樣品的紅外譜圖分析 - 17 -
3.1.3樣品的粒徑分布分析 - 17 -
3.1.4樣品的透射電鏡分析（TEM） - 18 -
3.1.5樣品對4-硝基苯酚的催化性能分析 - 18 -
3.2氧化鎳/氧化鋁氣凝膠 - 20 -
3.2.1樣品的XRD分析 - 20 -
3.2.2樣品的紅外譜圖分析 - 21 -
3.2.3樣品的粒徑分布分析 - 21 -
3.2.4樣品的透射電鏡分析（TEM） - 22 -
3.2.5樣品對4-硝基苯酚的催化性能分析 - 22 -
第四章 結論 - 24 -
致謝 - 25 -
參考文獻 - 26 -
Abstract - 30 -



摘要
氣凝膠(aerogel是)是以納米級超微顆粒構成三維網絡結構并在網絡孔隙中充滿氣態(tài)分散介質的輕質納米固態(tài)材料，由于其優(yōu)異的物化性能而被廣泛應用于高效隔熱材料、切倫科夫傳感器、集成電路、催化劑及催化劑載體以及宇宙塵埃捕集器等研究。目前，氣凝膠的制備大多是高價態(tài)氧化物（三價及以上價態(tài)）氣凝膠，高價態(tài)氧化物氣凝膠的合成通常采用金屬醇鹽法，由于金屬醇鹽價格昂貴且難以獲得，導致有些氣凝膠不能制備。同時，采用傳統方法制備的氣凝膠還存在著機械強度低、制備過程復雜等問題，嚴重制約了氣凝膠在催化、保溫等諸多領域的應用。因此，本論文研究以廉價易得無機鹽為原料利用環(huán)氧化物法來制備低價態(tài)金屬氧化物氣凝膠。
以聚丙烯酸作為模板，NiCl2R26; 6H2O為前驅體，采用環(huán)氧化物法制得了氧化鎳氣凝膠，高溫煅燒后，在700℃H2氛中還原為鎳單質。通過透射電鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、高濃度激光粒度儀對氣凝膠的結構進行了表征，結果表明氣凝膠是由大量納米氧化鎳顆粒堆積而成。還原后鎳粒子的平均粒徑為62.2nm。用紫外分光光度計測試還原后鎳單質對4-硝基苯酚轉化為4-氨基苯酚催化效率，30分鐘后轉化率為100%。
以Ni(NO3)2R26;6H2O、Al (NO3)3R26;9H2O為主要原料，采用環(huán)氧化物法制得了氧化鎳/氧化鋁氣凝膠，高溫煅燒后，700℃H2將氧化鎳還原為鎳單質。通過透射電鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、高濃度激光粒度儀對氣凝膠的結構進行了表征，結果表明氣凝膠是由大量納米顆粒堆積而成，有一定團聚現象，形成網絡結構。還原后鎳粒子的平均粒徑為63.0nm。通過紫外分光光度計對還原出的鎳單質的催化性能進行表征，結果表明還原出的鎳單質具有很好的催化還原性能。


關鍵詞：低價態(tài)；氣凝膠；氧化鎳；催化還原