孔径可调介孔La-Co-Ce-O氧化物的制备及孔径调节机理研究

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介孔金属氧化物是目前最受关注的一大类新型介孔材料,由于它们一般存在着可变价态,兼具材料的纳米特性和多孔道结构,有可能为介孔材料开辟新的应用领域,展示硅基介孔材料所不能及的应用前景,在催化、光、电、磁等领域有着潜在的应用价值。然而,其合成过程比一般硅基介孔材料复杂,合成机制还不太成熟,因此研究介孔金属复合氧化物的制备技术意义重大。本论文采用有机模板剂去除法,成功制备出了介孔金属复合氧化物La-Co-Ce-O。通过改变表面活性剂链长和添加有机辅助剂,研究了孔径可调介孔氧化物的制备,并对孔径调节的机理进行了探讨。主要研究结果如下:(1)以十六烷基三甲基溴化铵(C16TAB)为模板剂,制备介孔La-Co-Ce-O系氧化物。详细研究了制备参数如pH值、模板剂用量、水量、焙烧温度、水热处理条件等对样品结构性能的影响。研究结果表明,制备参数对介孔氧化物样品的比表面积和孔结构有明显影响;对介孔氧化物样品的晶态结构并无明显影响。(2)孔径可调介孔氧化物的制备,可通过在模板剂中添加有机物聚乙二醇辛基苯基醚(OP)来实现。研究发现,随着OP用量的增加,所制备样品的孔径增大,样品的比表面积减少。(3)介孔氧化物的孔径的调节,也可以通过改变表面活性剂碳链长度来实验实现。研究发现,C12TAB模板剂制备时,碳链长度减少,样品孔径减少;C12TAB用量增加,样品的孔径增大。(4)粒径分布测试结果表明:随着OP的添加,胶束的粒径呈增大趋势;随着表面活性剂碳链长度增加,胶束的粒径也增大。粒径测试结果证实了样品孔径可调的原理。因为在模板剂中引入有机添加物,或增加碳链长度时,胶束憎水基体积增大,引起直径膨胀变大,从而所得样品孔径增大。(5)胶束溶液中,由多个表面活性剂单体形成胶团结构,胶束外层与溶液反离子构成扩散双电层。当扩散层中的反离子全部被压入Stern紧密层时,Zeta电位为零,胶粒处于等电状态,该pH值与制备介孔样品时的合适pH值一致。
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