微纳米功能材料的制备与性能研究

发布时间：2018-04-23 22:27

本文选题：微纳米 + 功能材料　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,微纳尺寸的功能材料因具有独特的化学(催化、吸附、抗润湿)、物理(力、电、磁、光、声、热)以及生物功能,已成为信息技术、能源技术、生物技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造一些传统产业如化工、建材等起着重要作用。因此研究、发展微纳米功能材料对国家科学技术的进步具有重大推动作用。目前,微纳米功能材料的制备方法丰富多样,根据不同应用功能采用不同的制备方式。本文针对微纳米功能材料的化学功能及应用,并基于其现阶段制备方法繁琐、复杂、成本高的现状,开发了简单、快速、低成本的方法,制得具有优良化学性能的微纳米功能材料,并将其应用于抗污自清洁、电催化析氢领域,同时对其微纳米结构及相关性能进行了详细的表征。具体研究内容如下:(1)抗污超疏水自修复PMMA/ZNO/STA涂层的制备及性能研究。近年来,由于其独特的自修复性能和广泛的工业应用价值,超疏水自修复涂层的研究已备受关注。采用一步喷涂法制得超疏水自修复聚甲基丙烯酸甲酯/硬脂酸锌/硬脂酸(PMMA/ZNO/STA)涂层,其水接触角高达158o,滚动角约为1o,显示出优异超疏水抗润湿性。电镜表征表明超疏水涂层具有粗糙的微纳米结构,但经过酸雨冲刷后,表面粗糙结构被破坏,变得相对平坦光滑,涂层接触角降至134o;有趣的是,经水浸泡一段时间,涂层又恢复超疏水性。稳定性测试试验表明超疏水自修复涂层具有良好的长久稳定性、耐水性、耐紫外光照射等,为其在户外应用提供保障。简单、环保、低成本的制备方法及可快速喷涂于各类大型基材的特性,有效的拓宽超疏水自修复涂层的实际应用。(2)高效稳定析氢催化电极Co/CoP-NF的制备及性能研究。开发高效电解水制氢的催化电极已成为解决能源危机和环境问题的有效策略。储量丰富的过渡金属磷化物因其独特的化学性质,被越来越多的用来制备析氢催化电极。本章,在室温下利用一步电沉积法在泡沫镍(NF)表面制备结晶/非晶的Co/CoP膜层。在电解电流密度为10 mA·cm-2时,其析氢过电位为-35 mV,Tafel斜率为71 mV·dec-1,参数与Pt相当,证明Co/CoP-NF电极具有高效的析氢催化性能。稳定性试验表明Co/CoP-NF电极具有良好的催化稳定性。此外,讨论了电沉积参数对电极的析氢催化性能的影响。这项研究为开发非贵金属高效析氢催化剂提供一个有效的策略。(3)高效稳定三元Ni-Co-S析氢催化电极的制备及性能研究。三元析氢催化电极因各元素之间良好的相互协调作用,比二元电极显示出更高效的析氢催化活性。在通过准确调节电化学沉积参数来控制析氢催化性能的基础之上,利用简单、快速电沉积法在泡沫镍表面制备三元Ni-Co-S析氢催化电极。电化学测试表明,三元Ni-Co-S电极比二元析氢催化电极表现出更高效的析氢催化性能,在电解电流密度为10 mA·cm-2时,其析氢过电位为-29 mV,Tafel斜率为83 mV·dec-1。电解催化24 h后,电极的电流密度几乎没有变化,表明Ni-Co-S电极具有良好催化稳定性。本章开发的高效三元析氢催化电极为未来氢经济的有效发展创造积极条件。
[Abstract]:In recent years , micro - nano functional materials have been widely used in the fields of information technology , energy technology , biotechnology , etc . The preparation and characterization of Co / CoP - NF electrode with high efficiency and stability were studied .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34

【参考文献】