收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多孔钙铝石块体材料的制备、掺杂及性能

王睿  
【摘要】:钙铝石(Ca12A114033)是CaO-A1203二元体系中一种具有笼状晶体结构、极具应用前景的功能材料,具有良好室温稳定性、容易掺杂各种金属离子,实现绝缘体向导体的转变,在电子器件、电化学、催化、传感元件等诸多领域具有重要应用前景。多孔块体材料因其具有独特的孔道结构已被广泛应用于过滤、分离、吸附、电化学、光电器件等领域。因此,结合钙铝石特殊的晶体结构和多孔块体的微观形貌,开发多孔钙铝石块体材料,对扩展钙铝石的应用领域,尤其在离子及气体检测领域的应用具有重要意义。本文综合论述了溶胶-凝胶伴随相分离法制备多孔块体和钙铝石材料的研究现状及发展趋势,采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备钙铝石多孔块体,对所制得的钙铝石进行氧化还原处理并得到了具有导电性能的多孔钙铝石材料,讨论了孔结构对其电学性能的影响,揭示其导电机理;对多孔钙铝石块体材料进行稀土元素掺杂,分析了掺杂多孔钙铝石块体的荧光性能及其对银(Ag+)离子及铅(Pb2+)离子的检测;对多孔钙铝石块体材料进行四苯乙烯(TPE)负载,考察了负载TPE钙铝石多孔块体对于甲醛气体的检测性能;建立了钙铝石多孔块体材料的可控制备及掺杂负载机理,研究为多孔钙铝石块体材料的制备及应用提供重要的理论基础。主要研究内容和结论如下:(1)多孔钙铝石块体材料的可控制备。以无机盐氯化铝和氯化钙及硝酸铝和硝酸钙为前驱体,乙二醇(EG)作为螯合剂,以甲酰胺(FA)作为干燥控制剂,环氧丙烷(PO)为凝胶促进剂,聚乙二醇(PEO)(Mw=1 ×105)为相分离诱导剂,水和乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶伴随相分离法制备了多孔钙铝石块体材料。在最佳反应物条件下,通过协同控制体系相分离过程和溶胶-凝胶转化,可得到具有贯通大孔和共连续骨架结构的钙铝石块体材料;在1100℃C热处理后转变为钙铝石晶型Ca12A114O32Cl2或Ca12A114033,同时大孔结构得到保留,热处理前后多孔钙铝石块体均具有较窄的孔径分布;氯盐体系与硝酸盐体系钙铝石热处理后块体的孔隙率分别为77.43%和76.03%。(2)多孔钙铝石块体材料的氧化还原及其导电机理。以氧气气氛热处理的方式对钙铝石进行氧化处理,并以氢化钙为还原剂、使用接触还原法对多孔钙铝石多孔块体进行还原处理,多孔钙铝石块体从绝缘体向导体转变;还原后多孔钙铝石的孔隙结构得到完好的保留,由于失去了较强电负性阴离子的束缚作用,大量束缚电子转变为自由电子,从而得到具有良好导电性能的多孔钙铝石块体电子化合物,载流子浓度可达1.996×1018 cm-3;对其进行铬(Cr)元素的掺杂后,在保留多孔结构的同时,进一步提高其电学性能,最终得到载流子浓度可达1019量级的导电多孔钙铝石块体材料。(3)多孔钙铝石块体材料的稀土掺杂及其对金属离子的检测。对多孔钙铝石块体进行铽(Tb3+)、铕(Eu3+)离子的掺杂,在保留共连续大孔结构的同时,得到了具有优异荧光性能的多孔钙铝石块体材料;稀土离子结合到晶格中并取代Ca2+离子的位置并且不会破坏C12A7的晶格结构,并且具有很好的高温稳定性;Tb3+离子和Eu3+离子掺杂钙铝石的荧光寿命分别可达2584.24 μs和2143.7 μs;获得的多孔C12A7:Tb3+材料对Ag+具有敏感响应,对于检测Ag+离子有非常好的应用前景;得到的多孔C12A7:Eu3+可以应用于荧光传感器领域,多孔C12A7:Eu3+传感器对Pb2+离子有良好的响应,其浓度(CPb)和荧光强度(F)之间的关系可以用线性方程计算(F0-F)/F0=1.4 1 2+0.3428Log10(CPb)。(4)多孔钙铝石块体材料的TPE负载及其对甲醛检测。采用物理渗透的方法将TPE负载到多孔钙铝石块体的骨架表面,研究了负载TPE多孔钙铝石块体的荧光性能。获得的负载多孔钙铝石块体对甲醛气体有良好的检测响应,最小检测时间为10 min,并且在0-100 ppm甲醛浓度范围内荧光强度随浓度的减小呈较好的线性关系;此甲醛检测材料可以循环使用,在空气中放置一段时间即可恢复检测性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 冯威;刘颖;连利仙;彭丽霞;朱晓东;;多孔钯块体材料的制备及其表面处理[J];稀有金属材料与工程;2013年05期
2 郭兴忠;单加琪;丁力;于欢;章肖祺;杨辉;;阶层多孔二氧化硅块体材料的制备与表征[J];无机化学学报;2015年04期
3 刘改华;查五生;兰军;刘锦云;邹从沛;;粉末冶金法制备铝合金块体材料的研究[J];轻金属;2007年03期
4 李娜,瞿志学,徐晓伟,范慧俐,郑延军;高纯致密的长余辉块体材料的制备方法的研究[J];功能材料;2005年04期
5 冉广,张中武,周敬恩;纳米钨合金块体材料的制备[J];中国稀土学报;2003年S1期
6 郭兴忠;郝贵松;任静;吕林一秀;杨辉;;多孔氧化锆块体材料的水热处理[J];材料科学与工程学报;2015年06期
7 孙蔚;;非晶55Mg35Ni10Si块体的制备及力学性能[J];中国有色金属学报;2007年07期
8 ;SiO_2气凝胶复合块体材料质轻绝热[J];化工中间体;2011年07期
9 许浩;黄振莺;王雅正;;Ti_2SnC块体材料的制备及摩擦学性能研究[J];稀有金属材料与工程;2015年S1期
10 闫伟;江莞;王连军;张青红;李耀刚;王宏志;;n型Bi_2Te_3块体材料的放电等离子烧结及其性能研究[J];硅酸盐通报;2011年03期
11 冯威;孔清泉;朱晓东;孙艳;张永强;;添加升华性造孔剂的放电等离子法制备多孔铝块体材料[J];粉末冶金工业;2016年02期
12 康永生;吕岩;于志伟;;建筑块体材料干燥收缩试验问题分析[J];墙材革新与建筑节能;2014年04期
13 朱文均;杨辉;王子晨;龙剑文;郭兴忠;;多级孔结构TiO_2块体材料的制备及表征[J];稀有金属材料与工程;2016年S1期
14 高伟;李艳红;李镇江;;用粉末烧结法制备Fe_3Al金属间化合物块体材料[J];中国材料进展;2009年02期
15 燕顺;刘锦云;胡绍磊;颜燕;金梦;程瑜;查五生;;粉末锻造过程中Al-Si合金块体材料的微观结构变化[J];有色金属;2009年03期
16 姜丽波;陈庆玲;邢娜;;新型块体材料墙体干缩裂缝研究[J];科技信息(科学教研);2008年17期
17 黄小珂;伍祥武;谢元锋;;CIS薄膜太阳能电池吸收层用高纯CuInSe_2块体材料的制备[J];稀有金属;2011年04期
18 宋京红;梅炳初;王敬平;;原位热压合成高纯Cr_2AlC块体材料及其腐蚀性能的研究[J];无机材料学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王成;刘颖;连利仙;李军;孙文泽;庾正伟;石博;;低密度泡沫氢化锂块体材料的研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
2 许浩;黄振莺;王雅正;;Ti_2SnC块体材料的制备及摩擦学性能研究[A];第十八届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2014年
3 李地;;高致密度Bi_xSb_(2-x)Te_3块体材料的制备及热电性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 孙武珠;李琦;高世安;尚建库;;CeO_2/SiO_2复合块体材料去除水中砷的研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
5 程洪;韩明旭;章嵩;涂溶;後藤孝;张联盟;;卤化物激光化学气相沉积法快速制备高取向碳化硅块体材料[A];第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2016年
6 颜世韬;周洋;邢希;李世波;翟洪祥;;钙钛矿型La_(1-x)B_xMnO_3(B=Sr,Ca)粉体及块体材料的制备研究[A];第十六届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2010年
7 翟洪祥;黄振莺;王轶凡;周洋;艾明星;张志力;李世波;;高纯度钛硅碳块体材料摩擦表面的自润滑机制[A];第十三届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2004年
8 岳明;王克军;曾宏;刘程扬;张久兴;;纯稀土纳米晶Gd块体材料的结构与磁性[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
9 胡兰青;卫英慧;许并社;黄源;;超常物理环境下纳米晶结构块体材料形成机理的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
10 黄在银;范高超;马昭;刘晓林;刘作娇;李星星;;纳米材料表面热力学性质的测定及其尺度、形貌和结构效应[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第01分会:表面物理化学[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王睿;多孔钙铝石块体材料的制备、掺杂及性能[D];浙江大学;2019年
2 刘大鹏;离子液体修饰的ZnO纳米晶的制备及表征[D];吉林大学;2008年
3 孙立杰;高温超导块体材料的取向外延生长及微结构控制的研究[D];上海交通大学;2010年
4 马志超;块体材料原位拉伸—疲劳测试理论与试验研究[D];吉林大学;2013年
5 李翀;Ti_3AlC_2陶瓷材料的SHS/PHIP制备工艺及其性能与应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 Le Van Khoa Bao;基于粉体燃烧凝胶合成LSMO可变发射率材料结构及性能[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 颜士斌;稀土钡铜氧薄膜热稳定性及其应用与铁硒超导液相外延厚膜制备研究[D];上海交通大学;2012年
8 李彬;沸石分子筛块状材料、膜及其磁性功能化的制备与应用研究[D];复旦大学;2012年
9 庄蕾;纳米TiB_2增韧AlMgB_(14)基超硬复合材料制备及其综合性能研究[D];太原理工大学;2016年
10 胡云;Bridgman对顶砧的加压性能及快压制备高密度纳米硒块体材料的研究[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于欢;阶层多孔二氧化硅块体材料的制备及其应用研究[D];浙江大学;2015年
2 李俊鑫;激光近净成形316L不锈钢块体材料的工艺与性能研究[D];大连理工大学;2016年
3 蔡晓波;溶胶—凝胶伴随相分离法制备多孔复合氧化物块体材料[D];浙江大学;2015年
4 原晓艳;利用模板辅助技术可控制备纳米有序介孔陶瓷块体材料[D];长春理工大学;2011年
5 张金庆;Fe_3Al块体材料的热压烧结制备与性能研究[D];山东大学;2009年
6 张浩;面向等离子体细晶粒钨块体材料的制备及辐照效应的研究[D];华中科技大学;2012年
7 李天宇;高温超导块体材料的取向外延生长及生长机制的研究[D];上海交通大学;2011年
8 姚磊;Ti_3AlC_2陶瓷块体材料热处理及力学性能研究[D];哈尔滨师范大学;2015年
9 杨冉;Ti_4AlN_3放电等离子制备与性能研究[D];武汉理工大学;2011年
10 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978