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以生物材料为模板仿生合成微/纳米结构ZrO_2

范晓娟  
【摘要】:ZrO_2具有良好的热稳定性和化学稳定性,被广泛应用在催化剂、催化剂载体、吸附-分离和半导体等许多领域。ZrO_2的结构、形貌和尺寸与其性质密切相关并影响它的应用。因此,有效的控制ZrO_2的结构、形貌和尺寸具有重要的意义。本文受生物矿化思想的启发将仿生合成的方法引入到实验中合成多种具有微/纳米结构的ZrO_2,通过酵母菌和花粉两种生物材料的模板和诱导作用实现了对ZrO_2形貌的控制。主要内容如下: 1.对生物矿化的概念以及在生物矿化思想启发下引申出的仿生合成的概念进行了阐述,对用仿生方法合成各种形态无机材料的研究现状、特点和优势进行了综述、分析和总结。 2.以酵母菌为生物模板,仿生合成了微/纳米结构空心、核壳和实心的ZrO_2微球。研究了反应温度、pH值、水浴和陈化时间对产物形貌、结构和孔结构的影响,特别是对是否形成空心结构的实验条件进行了研究和分析。提出了在酵母菌的模板和诱导双重作用下形成不同形貌ZrO_2的机理模型。 3.以茶花粉为生物模板,采用室温-陈化法、超声法和微波法仿生合成了微/纳米结构三角形ZrO_2。研究了合成方法和实验条件对产物的形貌、结构和孔结构的影响,并通过红外光谱分析研究了花粉与ZrO_2前驱体之间的相互作用,表明花粉在反应中起到了模板作用和诱导作用。 4.对微/纳米结构三角形ZrO_2在储氢方面的性质进行了初步探讨。比较分析了产物储氢性质的差异和原因。


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