仿生制备氧化铁纳米颗粒及其电催化性能的研究

发布时间：2021-08-27 06:10

　　在自然界中,有机体通常利用生物大分子诱导生物矿化过程,该过程所得到的各种介观结构是具有迷人形态和优异性能的。受生物矿化启发,人们使用大分子为诱导剂,合成了多种具有等级结构的功能材料。最近,许多具有可控形态的无机材料已经通过使用各种可溶或不可溶添加剂而被开发出来。伴随着合成技术的提高,研究者们发现超薄无机纳米材料类似于超分子聚合物或超分子聚合物的聚集体。然而,如何利用超细无机纳米线作为诱导剂合成性能优异的功能材料,是一个值得深入研究并探讨的问题。基于此,本论文主要讨论了使用超细硬硅钙石纳米线（XNWs）来诱导基于氧化铁的纳米颗粒,并研究了其电催化水分解和二氧化碳还原性能。主要取得了以下研究的结果:1.建立了一种使用XNWs作为添加剂来制备氧化物纳米材料的合成体系,制备了赤铁矿颗粒。研究发现,XNWs的浓度对产物的形貌有很大的影响,调节Fe（Ⅲ）离子的浓度可以显着地控制所得赤铁矿颗粒的尺寸。此外,我们还详细研究氧化铁颗粒的形成机理。值得注意的是,所合成的赤铁矿微粒表现出良好的析氧反应（OER）电催化性能。直径约100 nm的赤铁矿颗粒在10mA/cm2的电流密度下具有0.35 V的低过电位... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２玻璃海绵骨架系统的层次结构（ａ）整个骨架（比例尺：１?ｃｍ）?，?（ｂ）更高的骨架??放大倍数（比例尺：５?ｍｍ）?，?（ｃ）扫描电子显微镜（ＳＥＭ）图像，由捆扎的针状物组成??

它们是纳米和微观化的，因此在研究过程中突出了它们在结构的形成上拥有的??显着控制水平。??生物硅的另一个令人着迷的例子是玻璃海绵的骨架（图１．２），它位于３５??至５０００米深处的深海中［５１＿５２）。Ｅ．曲霉的矿化骨架具有类似笼子的盘旋圆柱形结??构，具有克服玻璃的低强度并提供优异的机械稳定性的分层结构。??在生物矿化系统中，大分子组装体或者大分子上有很多有序的，带电荷的??官能团，这些官能团是可以诱导生物矿物的定向成核和生长的。这些大分?，??子模板与生物矿物之间的互相作用可以决定生物矿物的结构、形状和性质［５５＂??５８］。其中，贝壳中的蛋白质（例如蚕丝蛋白和Ｐ－几丁质）层是大家研宄的最为??广泛的，这些蛋白质控制层状碳酸钙的成核与生长，而这些层状碳酸钙被组装??成“砖－泥”层状结构ｔ５９－６０！。正是由于这种“砖－泥”层状结构，贝壳显示出了良好的??力学强度和韧性。近年来

?第一章仿生诱导制备纳米材料的研宄进展???他们发现，ＦｅＯＯＨ在ＫＯＨ电解质中的溶解速率随着过电势的增加而增加，几??何ＯＥＲ电流密度在低超电势时保持电势恒定，而在高超电势下电流密度随着电??势的增加而增加。ＦｅＯＯＨ可作为光电化学水分解时的助催化剂，被广泛用作与??半导体纳米材料结合。例如，Ｃｈｏｉ的小组通过简单的电沉积和退火程序制备了??ＢｉＶ０４薄膜［＾］，并将其用作光电化学水分解（图Ｌ４）。所得到的电极产生了??不稳定的水氧化光电流，而对于亚硫酸盐氧化产生了高而稳定的光电流，两者??之间性能的差异主要是由于ＢｉＶＣＮ电极表面水氧化动力学缓慢。通过新的光沉??积途径引入ＦｅＯＯＨ作为助催化剂后，光电流和水氧化稳定性得到了显着的增??强。??Ｐｈｏｔｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ


本文编号：3365814