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碳酸鎂模板化制備復雜微納結構及性能表征
發布時間：2019/3/18 16:05:25 瀏覽： 次
復雜微納米結構材料因其獨特的物理化學性質,在能量存儲、藥物運輸、催化、傳感以及污染物處理等方面具有重要的應用價值,因此制備具有可控微觀尺寸與形貌的復雜微納米結構一直是材料化學領域的研究熱點。在復雜微納米結構制備方法中,模板法被認為是最簡單,最有效的合成策略,但仍存在一些難以克服的問題,如模板劑合成成本高,去除條件苛刻等。近些年來,在研究期間發現和注意到：合成的碳酸鎂具有可調變的微觀尺寸與形貌、可控的碳酸鎂—碳酸氫鎂固液相轉化過程、以及相對較大的溶度積常數——較高的復分解反應活性。利用這些性質,提出一條由碳酸鎂為模板制備復雜微納米結構氧化物的新思路,使其克服傳統模板法中模板成本昂貴,去除條件苛刻等不足。為了驗證這一想法,本文首先以碳酸鎂模板為切入點,探討合成過程中反應條件對其微觀結構的影響,調變作用及機制；然后對碳酸鎂作為模板合成復雜微納米結構氧化物,并對所得產品的吸附性能(如比表面積,孔結構,有機物染料吸附等)進行了探討和研究。
主要內容和結果如下：碳酸鎂模板的制備研究。在乙醇輔助下熱解重鎂水制備微納米級棒狀三水碳酸鎂,并以三水碳酸鎂為前驅體通過相轉化合成了微納米級分級結構堿式碳酸鎂和塊狀無水碳酸鎂。系統地研究了反應因素對制備微尺度碳酸鎂的影響規律和機理。結果表明在碳酸鎂形成過程中,結晶速度對產物的尺寸起著關鍵的作用,通過調節碳酸氫鎂熱解過程中的攪拌時間,MgCO3·3H2O在微納米范圍內尺寸可控；同時控制三水碳酸鎂的大小,可以調變相轉化后堿式碳酸鎂和無水碳酸鎂的微觀尺寸。
碳酸鎂循環模板法制備微納米級中空氧化物的研究。采用棒狀三水碳酸鎂,花狀分級堿式碳酸鎂為模板,醇鹽為原料,基于溶膠-凝膠和碳酸鎂與碳酸氫鎂之間相轉化過程,成功地合成了SiO2, A12O3, TiO2微米管及SiO2, SiO2-TiO2中空分級結構。探討模板循環性結果表明,收集的碳酸氫鎂濾液經多次循環,仍然能夠制備棒狀三水碳酸鎂模板和花狀分級堿式碳酸鎂模板。
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