磁性纳米钴及其复合材料的制备和应用研究

发布时间：2017-09-26 12:25

  本文关键词：磁性纳米钴及其复合材料的制备和应用研究

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【摘要】：金属钴磁性纳米材料在抗癌药物运输、超高密度信息存储、传感器、催化剂等方面有着广阔的应用前景。本论文采用高温液相还原法,一步合成了磁性纳米钴粒子及其分别与碳纳米管、石墨烯和埃洛石等的复合材料,并将其用于净化染料废水、催化水解硼氢化钠等。通过外加磁场,可以将磁性复合材料方便地从反应体系中分离出来。本论文的研究内容归纳如下：1.采用高温液相还原法,用乙二醇为溶剂,水合肼为还原剂,制备出了高饱和磁化强度的均匀的球形钴纳米粒子；通过在反应体系中添加乙二胺,调节钴纳米粒子的形貌,。并以此为基础,在反应体系中加入载体碳纳米管,合成了钴/碳纳米管复合材料,增强了钴粒子的分散性,并用此复合材料作为吸附剂,吸附甲基橙水溶液中的甲基橙,最大吸附量为169.5 mg/g,高于文献报道的结果。2.为了进一步增强钴纳米粒子的分散性,采用上述制备方法,在乙二胺为配位剂的基础上,再添加表面活性剂,2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT),调控钴粒子形貌,获得了高饱和磁化强度的钴/石墨烯复合材料,其中粒子均匀地分散在石墨烯片上。将其用作催化剂,催化水解硼氢化钠制取氢气,催化效率达到188.3 mL·min-1·g-1,高于部分文献报道的结果。并研究了硼氢化钠的初始浓度、反应温度等对催化性能的影响。3.为了降低复合材料的成本、提高其实际应用的潜能,我们选择更为廉价的天然纳米管状材料埃洛石为钴的载体,通过调节乙二胺和AOT的浓度来调节钴纳米粒子的大小和在载体上的分散性,并用氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对埃洛石进行表面氨基化处理,来提高复合材料的催化性能,得到了催化效果相对较佳的钴/埃洛石复合材料,其催化速率可达到343.9 mL·min-1·g-1。探究了APTES用量、埃洛石管与C02+混合时间等对复合材料形貌和催化性能的影响。
【关键词】：纳米钴 碳纳米管 石墨烯 埃洛石 复合材料 吸附 催化 硼氢化钠
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TB33
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-22
• 1.1 磁性纳米材料的研究进展7
• 1.2 磁性金属钴纳米材料7-12
• 1.2.1 磁性金属钴纳米材料的特征7
• 1.2.2 钴磁性纳米材料的合成方法7-12
• 1.2.3 钴磁性纳米材料制备存在的不足12
• 1.3 钴磁性复合材料12-14
• 1.4 钴磁性复合材料的应用14-17
• 1.4.1 钴磁性复合材料在污水处理方面的应用14-16
• 1.4.2 钴磁性复合材料在催化制氢方面的应用16-17
• 1.5 论文的创新点及内容17
• 1.6 参考文献17-22
• 第二章 高饱和磁化强度的钴纳米粒子和钴/多壁碳纳米管复合材料的制备及其对水溶液中甲基橙的吸附研究22-41
• 2.1 前言22-23
• 2.2 实验部分23-24
• 2.2.1 化学试剂23
• 2.2.2 实验部分23-24
• 2.2.3 仪器表征和测试24
• 2.3 结果和讨论24-38
• 2.3.1 形貌和结构分析24-27
• 2.3.2 机理研究27-29
• 2.3.3 磁性质29-30
• 2.3.4 Co/MWCNTs复合材料的性质30-32
• 2.3.5 复合材料的吸附性能的研究32-38
• 2.4 结论38
• 2.5 参考文献38-41
• 第三章 Co/graphene复合材料的制备及其催化制氢性能研究41-54
• 3.1 前言41-42
• 3.2 实验部分42-43
• 3.2.1 化学试剂42
• 3.2.2 实验部分42
• 3.2.3 仪器表征和测试42-43
• 3.3 结果和讨论43-51
• 3.3.1 红外和拉曼分析43-44
• 3.3.2 形貌和结构分析44-47
• 3.3.3 磁性分析47
• 3.3.4 复合材料的催化性能研究47-51
• 3.4 结论51
• 3.5 参考文献51-54
• 第四章 Co/HNTs复合材料的制备及其催化制氢性能的研究54-72
• 4.1 前言54
• 4.2 实验部分54-56
• 4.2.1 化学试剂54-55
• 4.2.2 实验部分55
• 4.2.3 仪器表征和测试55-56
• 4.3 结果和讨论56-70
• 4.3.1 EDA的浓度对催化效果的影响56-57
• 4.3.2 HNTs改性对催化效果的影响57-63
• 4.3.3 AOT浓度对催化效果的影响63-66
• 4.3.4 HNTs与Co~(2+)接触时间对催化效果的影响66-67
• 4.3.5 复合材料催化的热力学分析67-68
• 4.3.6 催化剂的重复使用68-70
• 4.4 结论70
• 4.5 参考文献70-72
• 总结论72-73
• 致谢73-74
• 硕士期间发表的文章74-75

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本文编号：923501