论文部分内容阅读
ZnO是一种环境友好型的N型半导体材料(Eg=3.37 eV),多用于催化、气体传感器、电化学电极等方面。而介孔分子筛(Mesoporous Silica,MS)具有的均一可调的介孔孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内表面、以及较高的比表面积,可用作吸附剂、催化剂、及气体传感器,还可以利用其有序介孔作为“微反应器”,制备具有特殊光、电、磁等性能的纳米材料。将半导体金属氧化物组装到介孔分子筛孔道中可扩展介孔材料在催化、太阳能转化等领域应用。
本论文利用非离子表面活性剂OP-10和阳离子表面活性剂TBAB做复合模板剂,在酸性条件下自组装合成介孔分子筛(SiO2),同时研究乙醇对分子筛形貌的影响,通过XRD、BET、SEM对其进行表征,结果表明,直接用去离子水制备的介孔材料高度有序,N2吸附-脱附曲线得出其比表面积为1004.1541m3/g,孔径约为2.75nm。
在上述工作的基础上,采用溶剂热反应萃取介孔分子筛的有机模板剂OP-10的同时,创新性地在分子筛进行孔道内组装,将掺铝氧化锌颗粒引入介孔分子筛孔道内。XRD、SEM、UV-vis、N2吸附-脱附曲线等一系列测试结果表明,通过控制ZnO(Al)的质量,可在介孔道内形成具有不同梯度量子线ZnO(Al),得到纳米复合材料ZnO(Al)@MS,具有优异的发光性能。利用同样的制备方法,研究了掺杂不同稀土元素(Eu,Er,La,Tb,Tm),同时重点研究了Eu的浓度和反应温度对ZnO:Eu@MS的纳米复合材料光学性能的影响。结果表明,铕具有丰富的荧光性质,且Eu3+适宜浓度在0.02mol(每molZnO)；对ZnO:Eu0.023+@MS,反应适宜温度为160℃,制得的产品发光性能最佳。
采用组装型纳米复合材料ZnO:Al3+@MS(0.9)和纳米固体超强酸S042-/ZnO作为制备乙酸异戊酯的催化剂,对乙酸异戊酯的制备工艺进行优化,结果表明纳米氧化锌介孔复合材料由于大的比表面积,其催化活性明显优于自制的纳米固体超强酸S042-/ZnO。
本论文制备的ZnO(Al or Eu)@MS由于出色的光学性能、催化活性,可望在荧光标记、酯催化等领域应用。