| 题名 | 贵金属/氧化物(ZnO,SnO2)复合材料的制备及其性能研究 |
| 作者 | 陈雪松 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 苏党生 ; 孙振华 |
| 关键词 | ZnO纳米结构 SnO2纳米结构 贵金属 形貌可控 Suzuki反应 气敏 ZnO nanostructure SnO2 nanostructure noble metals morphology control Suzuki coupling reaction gas sensing |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | " 半导体金属氧化物ZnO与SnO2都是良好的气敏材料，ZnO与SnO2纳米材料的合成与制备研究，是研究其特性与应用的基础，对于进一步加深理解晶体的形成过程与机理等物理和化学问题具有重要的意义。 在气敏传感领域内，对它们的气敏特性进行研究以及改良，探索其相成分、形貌、结构与敏感性质之间的内在联系，同样也具有重要的理论意义与应用价值。从材料体系来看，改善半导体金属氧化物元件的性能主要依靠材料体系的重新设计与试验，而用贵金属对半导体金属氧化物进行修饰与复合可以显著提高其应用性能。 同时，半导体金属氧化物对于负载的贵金属来说又具有了载体效应。实验中我们选用的贵金属为Pd、Pt和Au，其中Pd是Suzuki反应中重要的催化剂。然而，反应中所使用的催化剂Pd在自然界中数量稀少、价格昂贵，而且在反应中容易团聚、不易回收、循环使用性能较差，增加了生产所需要的成本。在本实验中，我们将Pd纳米粒子原位负载到ZnO载体上，不仅提高了Pd纳米粒子的分散度，增加了反应面积，提高了反应效率，而且因为负载后容易离心回收，大大提高了Pd催化剂的循环使用性能。 在以前的研究报道中，有很多方法可以实现用贵金属对半导体金属氧化物的修饰，但通常采用两步甚至多步法，不仅工艺复杂，而且得到的复合材料中贵金属的修饰也不够均匀，从而限制了这类材料的广泛应用。本论文最大的亮点就在于，我们通过一步水热法，原位地将贵金属与半导体金属氧化物进行了复合，方法简单、能耗低、效率高，对相关研究具有一定的指导意义。 本论文的主要研究内容及得出的主要结论： (1) 本论文通过水热法一步合成了贵金属/ZnO复合纳米材料，利用SEM、TEM、XPS和XRD等手段对样品进行了详细的表征，并考察了溶液的pH值、贵金属种类、贵金属与ZnO的质量比值等因素对ZnO形貌及贵金属纳米粒子负载情况的影响。 (2) 考察了Pd/ZnO对Suzuki反应的催化性能，结果表明，联苯产率几乎接近100%，循环后的产率也依然很高。由此可知，Pd/ZnO的催化活性非常高，Pd在ZnO上的负载即均匀又稳定。 (3) 初步分析了pH值对ZnO形貌影响的机理，对纳米ZnO材料的合成工作具有一定的指导意义。 (4) 利用上述水热法合成了Au/SnO2复合纳米材料，并对样品进行了详细的表征。 (5) 考察并讨论了Au的修饰对SnO2在气敏性能上的影响，结果表明，Au/SnO2对乙醇响应的灵敏度明显高于SnO2。这是由于Au的修饰使气敏材料的表面吸附了更多的氧，增加了与乙醇分子的反应量，从而提高了器件的灵敏度。同时，实验表明Au的修饰可以显著提高气敏元件对乙醇的选择性。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64514]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈雪松. 贵金属/氧化物(ZnO,SnO2)复合材料的制备及其性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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