低价态金属氧化物气凝胶的合成和性能研究.doc
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低价态金属氧化物气凝胶的合成和性能研究,1.74万字36页 原创作品，独家提交，已通过查重系统目录目录i摘要iii第一章 绪论- 1 -1.1气凝胶概述- 1 -1.1.1气凝胶的定义- 1 -1.1.2气凝胶的发展历史- 1 -1.1.3气凝胶的分类- 3 -1.1.4气凝胶的制备及机理- 4 -1.1.4.1金属氧化...
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低价态金属氧化物气凝胶的合成和性能研究
1.74万字 36页 原创作品，独家提交，已通过查重系统
目录
目录 I
摘要 III
第一章 绪论 - 1 -
1.1气凝胶概述 - 1 -
1.1.1气凝胶的定义 - 1 -
1.1.2气凝胶的发展历史 - 1 -
1.1.3气凝胶的分类 - 3 -
1.1.4气凝胶的制备及机理 - 4 -
1.1.4.1金属氧化物气凝胶的形成机理 - 5 -
1.1.4.2气凝胶的干燥机理及方式 - 7 -
1.1.5气凝胶的特点及应用 - 9 -
1.2低价态金属氧化物气凝胶的应用 - 10 -
1.2.1 氧化镍（NiO）气凝胶的应用 - 10 -
1.2.1.1半导体气敏材料 - 10 -
1.2.1.2 催化效应 - 10 -
1.2.2氧化锌（ZnO）气凝胶的应用 - 10 -
1.2.3氧化铜（CuO）气凝胶的应用 - 11 -
1.2.4氧化镁（MgO）气凝胶的应用 - 11 -
1.3低价态金属气凝胶的研究意义及内容 - 11 -
第二章 两种气凝胶的合成及表征 - 13 -
2.1试剂与仪器 - 13 -
2.2氧化镍气凝胶的制备 - 14 -
2.2.1实验步骤 - 14 -
2.2.2镍单质的制备 - 14 -
2.3氧化镍/氧化铝复合气凝胶的制备 - 14 -
2.3.1实验步骤 - 14 -
2.3.2镍单质的制备 - 15 -
2.4 样品表征 - 15 -
2.4.1 样品的X-射线衍射测试（XRD） - 15 -
2.4.2样品的红外光谱测试 (FT-IR) - 15 -
2.4.3样品的粒径分布测试 - 15 -
2.4.4 样品的透射电镜测试（TEM） - 15 -
2.4.5 样品的紫外光谱测试 - 15 -
第三章 结果与讨论 - 16 -
3.1氧化镍气凝胶 - 16 -
3.1.1样品的XRD分析 - 16 -
3.1.2样品的红外谱图分析 - 17 -
3.1.3样品的粒径分布分析 - 17 -
3.1.4样品的透射电镜分析（TEM） - 18 -
3.1.5样品对4-硝基苯酚的催化性能分析 - 18 -
3.2氧化镍/氧化铝气凝胶 - 20 -
3.2.1样品的XRD分析 - 20 -
3.2.2样品的红外谱图分析 - 21 -
3.2.3样品的粒径分布分析 - 21 -
3.2.4样品的透射电镜分析（TEM） - 22 -
3.2.5样品对4-硝基苯酚的催化性能分析 - 22 -
第四章 结论 - 24 -
致谢 - 25 -
参考文献 - 26 -
Abstract - 30 -
摘要
气凝胶(aerogel是)是以纳米级超微颗粒构成三维网络结构并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料，由于其优异的物化性能而被广泛应用于高效隔热材料、切伦科夫传感器、集成电路、催化剂及催化剂载体以及宇宙尘埃捕集器等研究。目前，气凝胶的制备大多是高价态氧化物（三价及以上价态）气凝胶，高价态氧化物气凝胶的合成通常采用金属醇盐法，由于金属醇盐价格昂贵且难以获得，导致有些气凝胶不能制备。同时，采用传统方法制备的气凝胶还存在着机械强度低、制备过程复杂等问题，严重制约了气凝胶在催化、保温等诸多领域的应用。因此，本论文研究以廉价易得无机盐为原料利用环氧化物法来制备低价态金属氧化物气凝胶。
以聚丙烯酸作为模板，NiCl2R26; 6H2O为前驱体，采用环氧化物法制得了氧化镍气凝胶，高温煅烧后，在700℃H2氛中还原为镍单质。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、高浓度激光粒度仪对气凝胶的结构进行了表征，结果表明气凝胶是由大量纳米氧化镍颗粒堆积而成。还原后镍粒子的平均粒径为62.2nm。用紫外分光光度计测试还原后镍单质对4-硝基苯酚转化为4-氨基苯酚催化效率，30分钟后转化率为100%。
以Ni(NO3)2R26;6H2O、Al (NO3)3R26;9H2O为主要原料，采用环氧化物法制得了氧化镍/氧化铝气凝胶，高温煅烧后，700℃H2将氧化镍还原为镍单质。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、高浓度激光粒度仪对气凝胶的结构进行了表征，结果表明气凝胶是由大量纳米颗粒堆积而成，有一定团聚现象，形成网络结构。还原后镍粒子的平均粒径为63.0nm。通过紫外分光光度计对还原出的镍单质的催化性能进行表征，结果表明还原出的镍单质具有很好的催化还原性能。
关键词：低价态；气凝胶；氧化镍；催化还原
1.74万字 36页 原创作品，独家提交，已通过查重系统
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目录 I
摘要 III
第一章 绪论 - 1 -
1.1气凝胶概述 - 1 -
1.1.1气凝胶的定义 - 1 -
1.1.2气凝胶的发展历史 - 1 -
1.1.3气凝胶的分类 - 3 -
1.1.4气凝胶的制备及机理 - 4 -
1.1.4.1金属氧化物气凝胶的形成机理 - 5 -
1.1.4.2气凝胶的干燥机理及方式 - 7 -
1.1.5气凝胶的特点及应用 - 9 -
1.2低价态金属氧化物气凝胶的应用 - 10 -
1.2.1 氧化镍（NiO）气凝胶的应用 - 10 -
1.2.1.1半导体气敏材料 - 10 -
1.2.1.2 催化效应 - 10 -
1.2.2氧化锌（ZnO）气凝胶的应用 - 10 -
1.2.3氧化铜（CuO）气凝胶的应用 - 11 -
1.2.4氧化镁（MgO）气凝胶的应用 - 11 -
1.3低价态金属气凝胶的研究意义及内容 - 11 -
第二章 两种气凝胶的合成及表征 - 13 -
2.1试剂与仪器 - 13 -
2.2氧化镍气凝胶的制备 - 14 -
2.2.1实验步骤 - 14 -
2.2.2镍单质的制备 - 14 -
2.3氧化镍/氧化铝复合气凝胶的制备 - 14 -
2.3.1实验步骤 - 14 -
2.3.2镍单质的制备 - 15 -
2.4 样品表征 - 15 -
2.4.1 样品的X-射线衍射测试（XRD） - 15 -
2.4.2样品的红外光谱测试 (FT-IR) - 15 -
2.4.3样品的粒径分布测试 - 15 -
2.4.4 样品的透射电镜测试（TEM） - 15 -
2.4.5 样品的紫外光谱测试 - 15 -
第三章 结果与讨论 - 16 -
3.1氧化镍气凝胶 - 16 -
3.1.1样品的XRD分析 - 16 -
3.1.2样品的红外谱图分析 - 17 -
3.1.3样品的粒径分布分析 - 17 -
3.1.4样品的透射电镜分析（TEM） - 18 -
3.1.5样品对4-硝基苯酚的催化性能分析 - 18 -
3.2氧化镍/氧化铝气凝胶 - 20 -
3.2.1样品的XRD分析 - 20 -
3.2.2样品的红外谱图分析 - 21 -
3.2.3样品的粒径分布分析 - 21 -
3.2.4样品的透射电镜分析（TEM） - 22 -
3.2.5样品对4-硝基苯酚的催化性能分析 - 22 -
第四章 结论 - 24 -
致谢 - 25 -
参考文献 - 26 -
Abstract - 30 -
摘要
气凝胶(aerogel是)是以纳米级超微颗粒构成三维网络结构并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料，由于其优异的物化性能而被广泛应用于高效隔热材料、切伦科夫传感器、集成电路、催化剂及催化剂载体以及宇宙尘埃捕集器等研究。目前，气凝胶的制备大多是高价态氧化物（三价及以上价态）气凝胶，高价态氧化物气凝胶的合成通常采用金属醇盐法，由于金属醇盐价格昂贵且难以获得，导致有些气凝胶不能制备。同时，采用传统方法制备的气凝胶还存在着机械强度低、制备过程复杂等问题，严重制约了气凝胶在催化、保温等诸多领域的应用。因此，本论文研究以廉价易得无机盐为原料利用环氧化物法来制备低价态金属氧化物气凝胶。
以聚丙烯酸作为模板，NiCl2R26; 6H2O为前驱体，采用环氧化物法制得了氧化镍气凝胶，高温煅烧后，在700℃H2氛中还原为镍单质。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、高浓度激光粒度仪对气凝胶的结构进行了表征，结果表明气凝胶是由大量纳米氧化镍颗粒堆积而成。还原后镍粒子的平均粒径为62.2nm。用紫外分光光度计测试还原后镍单质对4-硝基苯酚转化为4-氨基苯酚催化效率，30分钟后转化率为100%。
以Ni(NO3)2R26;6H2O、Al (NO3)3R26;9H2O为主要原料，采用环氧化物法制得了氧化镍/氧化铝气凝胶，高温煅烧后，700℃H2将氧化镍还原为镍单质。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、高浓度激光粒度仪对气凝胶的结构进行了表征，结果表明气凝胶是由大量纳米颗粒堆积而成，有一定团聚现象，形成网络结构。还原后镍粒子的平均粒径为63.0nm。通过紫外分光光度计对还原出的镍单质的催化性能进行表征，结果表明还原出的镍单质具有很好的催化还原性能。
关键词：低价态；气凝胶；氧化镍；催化还原
