溶胶-凝胶自蔓延法制备纳米Co3O4的研究
溶胶-凝胶法在制备纳米材料方面的应用
溶胶-凝胶法在制备纳米材料方面的应用前言纳米科技是一个跨学科的研究与开发领域，涉及纳米电子学、纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工及表征等。
纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域内一个重要的研究课题，新材料制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。
最早是采用金属蒸发凝聚"原位冷压成型法制备纳米晶体，相继又发展了各种物理、化学方法，如机械球磨法、非晶晶化法、水热法、溶胶-凝胶法等溶胶-凝胶法是上个世纪6、70年代发展起来的一种制备无机材料的新工艺，近年来多被用于制备纳米微粒和薄膜。
溶胶-凝胶法具有反应条件温和通常不需要高温高压，对设备技术要求不高，体系化学均匀性好，可以通过改变溶胶-凝胶过程的参数裁剪控制纳米材料的显微结构等诸多优点。
不仅可用于制备超微粉末和薄膜，而且成功应用于颗粒表面包覆，成为目前合成无机纳米材料的主要技术，引起了材料科学技术界的广泛关注，是一个具有挑战性和应用前景非常广阔的领域。
1.溶胶-凝胶法的工艺原理：溶胶凝胶法的工艺原理是：以液体化学试剂配制成金属无机盐或金属醇盐的前驱体，前驱体溶于溶剂中形成均匀的溶液（有时加入少量分散剂）加入适量的凝固剂使盐水解、醇解或发生聚合反应生成均匀、稳定的溶胶体系，再经过长时间放置（陈化）或干燥处理使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分、最后得到无机纳米材料。
因此，也有人把溶胶凝胶法归类为前驱化合物法。
根据原料的不同，溶胶凝胶法一般可分为两类，即无机盐溶胶凝胶法和金属醇盐水解法。
（1）在无机盐溶胶凝胶法中，溶胶的制备是通过对无机盐沉淀过程的控制，使生成的颗粒不团聚成大颗粒而生成沉淀，直接得到溶胶；或先将部分或全部组分用适当的沉淀剂沉淀出来，经解凝，使原来团聚的沉淀颗粒分散成胶体颗粒溶胶的形成主要是通过无机盐的水解来完成。
反应式如下（2）金属醇盐水解法通常是以金属有机醇盐为原料! 通过水解与缩聚反应而制得溶胶’首先将金属醇盐溶入有机溶剂! 加水则会发生如下反应：式中M为金属R为有机基团，如烷基。
溶胶凝胶法制备纳米材料
利用溶胶凝胶法制备纳米材料的基本原理学院:材料学院班号：1109102 学号：1110910209 姓名：袁皓摘要：本文介绍了纳米材料的性能用途以及制备方法，主要是新兴的制备纳米材料低温工艺——溶胶凝胶法，在文中详细说明了溶胶凝胶法的类型和特征，重点描述了利用溶胶凝胶法制备纳米材料的类型，基本原理以及简略的操作流程。
关键词：纳米材料溶胶凝胶基本原理一溶胶凝胶法的基本原理溶胶凝胶(sol-gel)法是一种制备超细粉末的一种湿化学法，它是以液体的化学试剂配制成金属有机或无机化合物或者是金属醇盐前驱物，前驱物溶于溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或是醇解反应，反应生成物在液相下均匀混合，均匀反应，生成稳定且无沉淀的溶胶体系，放置一段时间后或是干燥处理溶胶之后转变为凝胶，在凝胶中通常含有大量的液相物质，需要利用萃取或蒸发除去液体介质，并在远低于传统的烧结温度下热处理，最后形成相应物质化合物粉体,利用溶胶凝胶法还可以制备其他形态的材料包括单晶、纤维、图层、薄膜材料等。
表2-1 对于制备纳米材料的溶胶凝胶法类型和特征1.1 溶剂化能电离的前驱物－金属盐的金属阳离子M z+吸引水分子形成溶剂单元(M(H2O)n)z+(z 为M 离子的价数)，为保持它的配位数而具有强烈的释放H＋的趋势。
(M(H2O)n)z+==(M(H2O)n-1(OH))(z-1)++H＋1.2 水解反应非电离式分子前驱物，如金属醇盐M(OR)n(n 为金属M 的原子价，R 代表烷基)，与水反应，反应可延续进行，直至生成M(OH)n。
M(OR)n＋xH2O→M(OH)x(OR)n-x+xROH1.3 缩聚反应可分为失水缩聚：-M-OH+HO-M→M-O-M-+H2O失醇缩聚：-M-OR+HO-M→-M-O-M+ROH二溶胶凝胶法的工艺过程1.金属无机盐在水溶液中的水解金属盐在水中的性质受金属粒子半径大小、电负性、配位数的影响。
它们溶于纯水中常电离析出Mz+离子并溶剂化，根据溶液的酸度和相应的电荷转移大小，水解反应存在下列平衡关系：[M-OH]Z+——[M-OH](Z-1)+H+——[M=O](Z-2)+2H由上述平衡，任何无机盐前驱物的水解产物都可以粗略地写在[MONH2N-h](Z-h)+其中N是M的配位数，Z是M的原子价，h称为水解摩尔比。
Co3O4纳米颗粒的溶胶凝胶法制备及磁性
１ 实
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将 聚 乙烯 醇 （ Ｖ 和 Ｃ （ Ｏ ） ６ Ｐ Ａ） ｏ Ｎ ：・ Ｈ Ｏ按照 ２ １ ： 的摩 尔 比称 取 原 料 ， 水 浴锅 中的水 温控 制在 ８ 把 ０℃ ， 原料 在去 粒 子水 中搅 拌 ３ 将 ０ ａ ｒｎ使 其溶 解 ， 得溶 胶 ， 后将 溶 胶 在 １０ｏ 燥 ２． ， 以看 到 ｉ 可 然 ０ Ｃ干 ４ｈ 可
文 章 编 号 ：１７ ６ ２—９ １ （０ ８ ０ ０ ０ ｏ ３ ５ ２０ ） ３— ６ ２一 ３
Ｃ ３ ４ 米颗 粒 的溶 胶 凝 胶 法 制备 及 磁 性 ｏ０ 纳
韩立安 常 琳 牟 国栋 孟泉水 朱金 山 ， ， ， ，
（． １ 西安科 技大学 理学 院；． ２ 西安科技大学 材料科学与工程 学院 ， 陕西 西安 ７０ ５ ） １０ ４
作者简 介： 韩立安 （ ９ ５ ， ， １７ 一） 男 陕西扶风人 ， 在读博士 ， 主要从事物理学和纳米材料 的教学与研究
维普资讯
第 ３期
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进行 了探究 ， 用超导量子干涉仪对其磁性进行 了测量。
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收稿 日期 ：０ ７—０ ２０ ３—２ ０
责任编辑 ： 郭西 山
溶胶-凝胶原理与纳米材料的制备
溶胶-凝胶原理与纳米材料的制备溶胶-凝胶法是制备纳米材料的一种常用方法，它基于溶胶-凝胶原理，通过控制溶胶的化学成分、pH值、温度、反应时间等条件，使得溶胶逐渐凝胶化，最终形成具有纳米级尺寸的凝胶体系。
溶胶-凝胶法是一种可控制、灵活性高、适用范围广的制备纳米材料的方法。
溶胶-凝胶法的基本原理包括三个方面：溶胶的制备、凝胶化和热处理。
首先是溶胶的制备，溶胶可以是一种单一的化学物质，也可以是多种化学物质组成的复合体系。
不同化学成分的溶胶在反应过程中起到不同的作用，例如，有些材料可以作为前驱体，在热处理过程中形成目标纳米材料的晶相；有些材料可以作为协同剂，调节溶胶的粘度、表面张力等性质；有些材料则是稳定剂，防止凝胶体系聚集或分解。
其次是凝胶化，凝胶化是指溶胶的胶态转化过程。
在凝胶化过程中，溶胶中的化学反应、聚合或交联等作用导致溶胶逐渐成为一种具有凝胶状态的物质。
凝胶化过程的速度和程度可以通过控制溶胶的条件和参数进行调节。
凝胶化的过程和结果会直接影响到最终制备出的纳米材料的性质和效果。
最后是热处理，热处理是指将凝胶体系在高温下加热处理一段时间，使得原先的凝胶体系发生相应的化学反应、热稳定性变化等，最终形成目标纳米材料。
热处理的条件和温度对产物的晶相、尺寸、形貌等影响非常大，掌握好这个环节可以最大限度地控制目标纳米材料的性质和效果。
溶胶-凝胶法制备纳米材料具有很多优点。
首先，它是一种灵活、可控的制备方法，可以调节制备过程中的参数和条件，以适应不同纳米材料的制备需求；其次，它是一种比较纯净、绿色的制备方法，不需要使用大量的有害溶剂和助剂；再次，通过溶胶-凝胶法制备的纳米材料通常具有良好的均匀性和高度定向性，可以在很多领域里得到应用，例如，电子设备、催化剂、生物医学等。
溶胶凝胶法制备纳米材料的工艺研究
溶胶凝胶法制备纳米材料的工艺研究纳米材料是指颗粒尺寸在1~100纳米范围内的材料，具有独特的物理、化学和生物学特性，因此在许多领域有着广泛的应用前景。
溶胶凝胶法是制备纳米材料的一种常用方法，通过该方法可以制备出形貌特殊、结构均匀的纳米材料。
本文将介绍溶胶凝胶法的基本原理、工艺步骤以及其在制备纳米材料中的应用。
溶胶凝胶法是一种液相合成法，其基本原理是通过溶胶的凝胶化过程，得到具有特定形貌和尺寸的纳米材料。
在这个过程中，溶胶是一种具有高度分散的固体颗粒悬浮于稀溶液中的胶体系统。
凝胶则是溶胶经过一系列物理或化学变化形成的固体相。
溶胶凝胶法的基本思路是在适宜的条件下，通过控制溶胶的凝胶过程，实现纳米材料的制备。
溶胶凝胶法的工艺步骤主要包括溶胶制备、凝胶形成、凝胶处理和热处理等。
首先是溶胶的制备，通常采用溶胶准备剂和适量的溶剂混合制备。
溶胶准备剂可以通过溶胶沉淀、水热法、溶胶热解法等方法获得，不同的方法会产生不同的溶胶性质和粒径分布。
其次是凝胶形成，溶胶经过一系列处理后，形成凝胶体系。
凝胶形成的方式有很多种，如溶剂蒸发法、酸碱中和法、水热合成法等，根据不同材料的性质选择合适的凝胶形成方法。
然后是凝胶的处理，包括洗涤、干燥和研磨等步骤，目的是去除凝胶中的杂质，得到纯净的纳米材料。
最后是热处理，将凝胶体系在高温下热处理，使其形成纳米材料。
溶胶凝胶法在制备纳米材料中具有许多独特优势。
首先，该方法制备的纳米材料形貌特殊，可以得到不同形状和尺寸的纳米颗粒，如纳米线、纳米球、纳米片等，具有良好的形貌可控性。
其次，溶胶凝胶法制备的纳米材料结构均匀，颗粒尺寸分布窄，具有较高的结晶度和纯度。
第三，溶胶凝胶法适用于大规模纳米材料的制备，可以通过控制制备条件实现纳米材料的批量生产。
此外，该方法还可通过控制溶胶成分、溶胶处理和热处理过程来调控纳米材料的功能性能。
然而，溶胶凝胶法制备纳米材料也存在一些问题。
首先，该方法制备过程复杂，涉及多个工艺步骤，需要严格控制各个步骤的参数，以保证制备的纳米材料的品质。
溶胶凝胶法在制备纳米材料方面的应用.pdf
溶胶-凝胶法在制备纳米材料方面的应用前言纳米科技是一个跨学科的研究与开发领域，涉及纳米电子学、纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工及表征等。
纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域内一个重要的研究课题，新材料制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。
最早是采用金属蒸发凝聚"原位冷压成型法制备纳米晶体，相继又发展了各种物理、化学方法，如机械球磨法、非晶晶化法、水热法、溶胶-凝胶法等溶胶-凝胶法是上个世纪6、70年代发展起来的一种制备无机材料的新工艺，近年来多被用于制备纳米微粒和薄膜。
溶胶-凝胶法具有反应条件温和通常不需要高温高压，对设备技术要求不高，体系化学均匀性好，可以通过改变溶胶-凝胶过程的参数裁剪控制纳米材料的显微结构等诸多优点。
不仅可用于制备超微粉末和薄膜，而且成功应用于颗粒表面包覆，成为目前合成无机纳米材料的主要技术，引起了材料科学技术界的广泛关注，是一个具有挑战性和应用前景非常广阔的领域。
1.溶胶-凝胶法的工艺原理：溶胶凝胶法的工艺原理是：以液体化学试剂配制成金属无机盐或金属醇盐的前驱体，前驱体溶于溶剂中形成均匀的溶液（有时加入少量分散剂）加入适量的凝固剂使盐水解、醇解或发生聚合反应生成均匀、稳定的溶胶体系，再经过长时间放置（陈化）或干燥处理使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分、最后得到无机纳米材料。
因此，也有人把溶胶凝胶法归类为前驱化合物法。
根据原料的不同，溶胶凝胶法一般可分为两类，即无机盐溶胶凝胶法和金属醇盐水解法。
（1）在无机盐溶胶凝胶法中，溶胶的制备是通过对无机盐沉淀过程的控制，使生成的颗粒不团聚成大颗粒而生成沉淀，直接得到溶胶；或先将部分或全部组分用适当的沉淀剂沉淀出来，经解凝，使原来团聚的沉淀颗粒分散成胶体颗粒溶胶的形成主要是通过无机盐的水解来完成。
反应式如下（2）金属醇盐水解法通常是以金属有机醇盐为原料! 通过水解与缩聚反应而制得溶胶’首先将金属醇盐溶入有机溶剂! 加水则会发生如下反应：式中M为金属R为有机基团，如烷基。
溶胶-凝胶法制备纳米材料研究进展
利用溶胶和凝胶制备单组分化合物的现代溶胶凝胶技术 的研究始于 ｌ 世纪 中叶 ，但 由于凝胶易碎性限制了该技术的 ９
应用。１ ９世 纪 末至 本 世 纪 ２ ０年代 ，凝 胶 中 产 生 的 Ｌｅｅａ ｇ ｉｓｇｎ 环 现象 导 致 大 量 学 者开 始 对 溶 胶 一 胶 过程 中周 期 性 沉 积 现象 凝 进 行 研 究 ， 对溶 胶 一 胶 过程 的物 理 化 学特 性 未 予 足够 重 视 。 但 凝 直 到五 六 十年 代 ， ｏ 等 …才 注 意到 溶 胶 一 胶体 系 高 度 的化 学 Ｒｙ 凝 均匀性 ， 并成 功 地 用 此方 法 合 成 了大 量 用 常规 方法 所 不 能制 备 的新 型 陶 瓷复 合 材 料 。自从 １７ 年德 国 Ｄｉｉ ９１ ｓｃ 道 了通 过 溶 ｌｈ报 胶 一 胶技 术 制 得 多元 氧 化 物 固体 材 料 以 来 ，溶 胶 一 胶技 术 引 凝 凝 起 了材 料 科 学 家极 大 的兴 趣 和重 视 ，发展 很 快 。 到六 十 年 代末 期 和 七 十 年代 早 期 ， 由于 电子 学 、 讯技 术 、 通
实现胶凝作用的途径有两个 ： 一足化学法 ， 通过控制溶胶 中的电解质浓度； 二是物理法 ，迫使胶粒间相互 靠近 ，克服斥
力 ，实 现 胶凝 化 。 随着 水解 和 缩 合 过 程 的进 行 ， 剂不 断 熬 发 和水 被 不 断 消 溶
耗， 胶粒 浓 度 随 之 增 大 ， 液 被 浓 缩 以及 悬 浮 体 系 的稳 定 性遭 溶 到 破 坏 ，从 而 发 生 胶 凝化 。
２ｌ ００年 第 １ 期 １
２２ ６ ｗｗｗ．ｄ ｈ ｍ． ｎ ｇｃｅ ｃ ｌ ｏ
第 ３ 卷 总笫 ２ １ ７ １ 期
溶胶 一 胶 法 制 备 华麟 ，陈 萍华
纳米Co_3O_4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能
文章编号:025329837(2005)1221073205研究论文:1073～1077收稿日期:2005204204. 第一作者:陈伟凡,男,1967年生,博士研究生.联系人:陈伟凡.Tel:(025)84315529;E 2mail:weifan 2chen@.基金项目:中国人民解放军总装备部预研项目(41328030507).纳米Co 3O 4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能陈伟凡, 李凤生, 刘建勋, 宋洪昌, 于吉义(南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心,江苏南京210094)摘要:选用CoCl 2・6H 2O 分别与NaOH,H 2C 2O 4・2H 2O,Na 2CO 3・10H 2O 及Na 2C 2O 4组成四个反应体系,通过室温固相反应制备了不同平均粒径的纳米Co 3O 4,并用X 射线衍射和透射电镜对Co 3O 4的物相、形貌和粒径大小进行了表征.结果表明,Co 3O 4的平均粒径分别为23,30,35和150nm,大小均匀,分散性好.还用差热分析法考察了纳米Co 3O 4对高氯酸铵热分解的催化性能,并与微米Co 3O 4进行了比较.结果表明,纳米Co 3O 4可使高氯酸铵的低温放热峰消失,高温放热峰温度降至32315℃,降低了12815℃,表观分解热增加了750J/g,达1265J/g,纳米Co 3O 4对高氯酸铵热分解的催化性能明显好于微米Co 3O 4.关键词:纳米粉体,氧化钴,固相反应,高氯酸铵,热分解,催化性能中图分类号:O643/TQ56 文献标识码:APreparationofNanocr ystallineCo 3O 4andItsCatal yticPerformanceforThermalDecom positionofAmmoniumPerchlorateCHENWeifan3,LIFen gshen g,LIUJianxun,SONGHon gchan g,YUJi yi(National S pecial Su perfine Powder Engineerin g Research Center ,Nan jin g Universit yof Science and Technology ,Nan jin g 210094,Jian gsu ,China )Abstract:TheCo 3O 4nanopowderwithdifferentavera gecr ystallitesizewas prepared via room 2temperaturesolid phasereactionofCoCl 2・6H 2OwithNaOH,H 2C 2O 4・2H 2O,Na 2CO 3・10H 2OandNa 2C 2O 4,res pectively.The phase,mor phologyand particlesizeoftheCo 3O 4sampleswerecharacterizedb yX 2raydiffractionandtransmis 2sionelectronmicrosco py.TheresultsshowedthattheCo 3O 4powderswere23,30,35and150nm,res pective 2ly,inavera gecr ystallitesize,uniform,andwell 2dispersed.Thecatal ytic performanceofthenano 2sizedCo 3O 4forthedecom positionofammonium perchloratewasinvesti gatedb ydifferentialthermalanal ysisincom parison withmicron 2sizedCo 3O 4.Theresultsindicatedthatthenano 2sizedCo 3O 4madethetem peratureofthelower 2temperatureexothermic peakofammonium perchloratedisa ppear,thetem peratureofthehi gher 2temperature exothermic peakofammonium perchloratedecreaseb y12815℃andthea pparentdecom positionheatincrease from515to 1265J/g.Thenano 2sizedCo 3O 4showedbettercatal ytic performanceforthethermaldecom position ofammonium perchloratethanthemicron 2sizedCo 3O 4.Ke ywords:nanopowder,cobaltoxide,solid phasereaction,ammonium perchlorate,thermaldecom position,catalytic performance Co 3O 4是工业上有广泛用途的尖晶石型过渡金属氧化物,除用于硬质合金和陶瓷功能材料外,还是CO 氧化反应和丙烷燃烧反应的有效催化剂[1,2].Co 3O 4在这些方面的应用效果,除了受材料本身化学性质的作用外,其微观结构(如晶粒大小、粒度分布范围和晶体形貌)是影响和决定其性能的关键参数.第26卷第12期催 化 学 报2005年12月Vol.26No.12Chinese Journal of Catal ysisDecember2005因此,制备品质优良的纳米Co3O4粉体有着重要的应用价值.目前,制备纳米Co3O4的方法主要有溶胶2凝胶法、水热法、液相控制沉淀法、声化学法、喷雾热解法等[3～7].室温固相反应法是近年来发展起来的一种全新的制备纳米粉体的方法,具有工艺简单、收率高、成本低和易操作等优点,且无需溶剂,污染少,可避免在液相中易出现的硬团聚现象[8～10]. 高氯酸铵(AP)是复合固体推进剂的高能组分,推进剂的燃烧特性与其热分解特性密切相关.通过减小AP的粒度,推进剂的燃烧特性可以得到一定程度的改善,但这种方法对提高推进剂的燃速有限,而且作为氧化剂的AP的超细化是比较危险的过程[11].通过添加催化剂可使AP的热分解性能得到进一步改善,而催化剂纳米化则是获得高性能推进剂的重要手段.近年来,我们对多种纳米过渡金属及其氧化物对AP热分解的作用进行了一系列的研究,预估其对推进剂燃烧的催化效能.马振叶等[12]用两相体系法制备了平均粒径为12nm的Fe2O3,可使AP的高温分解峰温降至358℃;陈爱四等[13]采用溶剂2非溶剂法制备了CuO/AP复合粒子,可使AP的高温热解峰温降至352℃;刘磊力等[14]考察了纳米Ni,Cu,Al和Ni2Cu对AP热分解的影响,发现高温分解峰温均有不同程度的降低,其中Ni2Cu可使AP的高温热解峰温降至337℃.另外,朱俊武等[15,16]制备了形貌各异的纳米CuO 和Cu2O,均可使AP的高温分解温度降至348℃.但是,有关纳米Co3O4对AP热分解反应的催化性能的研究尚未见文献报道.本文采用室温固相反应法在不同的体系中制备了纳米Co3O4,用热分析方法研究了纳米Co3O4对AP热分解的催化性能,并与微米Co3O4的催化性能进行了比较.1 实验部分1.1 纳米Co3O4的制备 CoCl2・6H2O,NaOH,H2C2O4・2H2O,Na2CO3・10H2O,Na2C2O4和无水乙醇均为上海化学试剂有限公司分析纯试剂.NH4ClO4为大连高氯酸铵厂生产的分析纯试剂,粒径D50=200μm.微米Co3O4为赣州钴钨有限责任公司生产,纯度为9919%, D50=515μm.将CoCl2・6H2O(10mmol)分别与Na2C2O4(10mmol),Na2CO3・10H2O(10mmol), H2C2O4・2H2O(10mmol)和NaOH(20mmol)置于玛瑙研钵中,充分研磨30min,85℃下干燥015h, 400℃下焙烧2h.将焙烧产物用蒸馏水加超声波充分洗涤3次,再用无水乙醇洗涤两次.抽滤后,50℃下真空干燥2h,即制得最终产物纳米Co3O4. 1.2 纳米Co3O4的表征 用日本JEOL公司TEM2200CX型透射电子显微镜对Co3O4样品的形貌和颗粒大小进行表征,工作电压为100kV.用德国Bruker公司D型X射线粉末衍射仪测定样品的晶体结构,计算其平均粒径. Cu Kα射线(λ=0115418nm),管压40kV,管流50mA.样品的TG和DTA分析在日本Shimadzu 公司DTA250型差热分析仪上进行.升温速率为20℃/min,空气流速为20ml/min,使用常压开口的铝坩埚.1.3 纳米Co3O4上高氯酸铵热分解活性的评价 将质量比为98∶2的高氯酸铵与纳米Co3O4样品在一定量的无水乙醇中混合,充分研磨,并使乙醇挥发.另将质量比为98∶2的高氯酸铵与微米Co3O4样品混合并充分研磨,作为对照样品.用日本Shi2 madzu公司DTA250型差热分析仪对样品进行热分解特性分析.升温速率20℃/min,氮气流速20 ml/min,使用常压开口的铝坩埚.根据高氯酸铵热分解温度和表观分解热的变化衡量催化剂的活性.2 结果与讨论2.1 不同反应体系制备的纳米Co3O4 室温下,CoCl2・6H2O分别与Na2C2O4, Na2CO3・10H2O,H2C2O4・2H2O和NaOH在玛瑙研钵中一经研磨,颜色立即发生变化,且反应体系逐渐变为湿润状.这说明反应过程中有结晶水放出.结晶水起着介质的作用,促进了反应的进行.根据所观察到的现象,初步认为4个体系的室温固相反应可分别表述为:CoCl2・6H2O(s)+Na2C2O4(s)2O4・2H2O(s)+2NaCl(s)+4H2O(l)(A) CoCl2・6H2O(s)+Na2CO3・10H2O(s)3・6H2O(s)+2NaCl(s)+10H2O(l)(B) CoCl2・6H2O(s)+H2C2O4・2H2O(s)2O4・2H2O(s)+2HCl(g)+6H2O(l)(C) CoCl2・6H2O(s)+2NaOH(s)(OH)2(s)+2NaCl(s)+6H2O(l)(D) 4701催 化 学 报第26卷式中s,l 和g 分别表示固相、液相和气相. 图1为反应体系(C )前驱体的TG 2DTA 曲线.可以看出,含吸附水的CoC 2O 4・2H 2O 前驱体的分解可分为3个阶段.DTA 曲线在120℃处很小的吸热峰对应于样品中吸附水的释放,失重量为3184%;DTA 曲线在181℃处的吸热峰对应于样品中结晶水的释放,失重量为19153%,与其理论失重率(19165%)基本吻合;DTA 曲线在336℃处有一尖锐的放热峰,表明有放热的氧化分解反应发生:3CoC 2O 4(s )+2O 2(g )Co 3O 4(s )+6CO 2(g )该阶段的失重率为36138%,与理论失重率基本一致.实验结果表明,前驱体在336℃以上才可分解.为保证分解完全,前驱体的焙烧温度选用400℃.图1 CoC 2O 4・2H 2O 的TG 2DTA 曲线Fig1 TG 2DTAcurvesofCoC 2O 4・2H 2O2.2 纳米Co 3O 4的XRD 谱和电镜观察 图2是微米Co 3O 4和不同反应体系制得的纳米Co 3O 4的XRD 谱.可以看出,与微米Co 3O 4的XRD 谱相比,纳米Co 3O 4样品的各衍射峰呈现明显的宽化现象,而且从图2(2)到(5)各衍射峰的半峰宽逐渐增大,强度逐渐减弱. 根据Scherrer 公式D =0189λβ/cos θ,以(311)晶面可以计算不同样品的平均晶粒,结果列于表1. 图3是不同纳米Co 3O 4样品的TEM 照片.从图3(a )和(c )可以看出,由(A)体系制得的样品晶粒较大(约150nm ),分散性好,但形貌特殊,呈立方形;由(C )体系制得的样品晶粒小(约35nm ),大小均匀,分散性好,呈椭球形.尽管这两个体系的前驱体均为CoC 2O 4・2H 2O,但晶粒的大小及形貌却大相径庭.有关立方体Co 3O 4晶粒有少量报道,但均为液相体系,通过控制沉淀条件或在水热条件下制备[4,17,18].由图3(b )和(d )可以看出,由(B )和(D )图2 不同Co 3O 4样品的XRD 谱Fig2 XRD patternsofdifferentCo 3O 4samples (1)Micron 2sizedCo 3O 4,(2)Nano 2sizedCo 3O 4(A ),(3)Nano 2sizedCo 3O 4(B ),(4)Nano 2sizedCo 3O 4(C ),(5)Nano 2sizedCo 3O 4(D )表1 不同Co 3O 4样品的平均粒径Table1 Averagecr ystallitesizeofdifferentsamplesSampleD XRD /nmD TEM /nmNano 2sizedCo 3O 4(A )150Nano 2sizedCo 3O 4(B )331235Nano 2sizedCo 3O 4(C )271530Nano 2sizedCo 3O 4(D )211823体系制得的纳米Co 3O 4为分散性及均匀性良好的球形.前者平均粒径为30nm,后者为23nm.根据Scherrer 公式计算得到4个反应体系制得样品的平均晶粒度比由TEM 统计计算得到的平均晶粒度稍小,但两者变化的趋势一致(表1).2.3 纳米Co 3O 4对高氯酸铵热分解的催化活性 图4为不同Co 3O 4样品催化AP 分解的DTA 曲线.可以看出,纯AP 的热分解可分为低温分解(350℃以下)和高温分解(350～470℃)两个不同的阶段.各Co 3O 4样品对AP 的晶形转变温度均无明显影响,但均使高温热解峰温显著降低,强烈催化AP 的分解.各纳米Co 3O 4样品使AP 在经过晶型转变后,便开始热分解,高温热分解峰温大幅度降低,以致高温分解峰叠加到低温分解峰上,使得低温分解峰消失,整个放热峰变高变陡.随着Co 3O 4平均粒径的减小,唯一的放热峰温度由350℃降至5701第12期陈伟凡等:纳米Co 3O 4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能图3 不同纳米Co 3O 4样品的TEM 照片Fig3 TEMima gesofdifferentnano 2sizedCo 3O 4samples(1)Nano 2sizedCo 3O 4(A ),(2)Nano 2sizedCo 3O 4(B ),(3)Nano 2sizedCo 3O 4(C ),(4)Nano 2sizedCo 3O 4(D)图4 不同Co 3O 4样品上高氯酸铵分解的差热曲线Fig4 DTAcurvesforAPdecom positionoverdifferentCo 3O 4samples(1)NoCo 3O 4,(2)Micron 2sizedCo 3O 4,(3)Nano 2sized Co 3O 4(A ),(4)Nano 2sizedCo 3O 4(B ),(5)Nano 2sizedCo 3O 4(C ),(6)Nano 2sizedCo 3O 4(D )(APammonium perchlorate;w (Co 3O 4)=2%)324℃,明显低于微米Co 3O 4催化AP 的高温分解温度(386℃).其中,平均粒径为2118nm 的纳米Co 3O 4(D )使AP 的高温分解温度降低128℃,比微米Co 3O 4催化AP 分解的高温分解温度多降低62℃.这表明Co 3O 4的平均粒径对AP 的热分解有显著影响,Co 3O 4的平均粒径越小,AP 热分解反应温度降低得越多.这是由于Co 3O 4的粒径越小,比表面积越大,表面能越高,导致催化活性越高. 表2为AP 在不同Co 3O 4样品上的表观分解热.可以看出,加入Co 3O 4后,AP 的表观分解热显著增大;与微米Co 3O 4样品相比,纳米Co 3O 4样品的AP 的表观分解热有所增大.但是,各纳米Co 3O 4样品的平均粒径对AP 表观分解热的影响不大.表2 AP 在不同Co 3O 4样品上的表观分解热Table2 Apparentdecom positionheat (Q )ofAPoverdifferentCo 3O 4samples (w (Co 3O 4)=2%)Sample Q /(J/g )NoCo 3O 4515Micron 2sizedCo 3O 41019Nano 2sizedCo 3O 4(A )1366Nano 2sizedCo 3O 4(B )1366Nano 2sizedCo 3O 4(C )1366Nano 2sizedCo 3O 4(D )12652.4 高氯酸铵热分解反应机理 高氯酸铵的热分解过程大致可分为以下三个步骤[19]:(1)在240～250℃间是AP 的晶型转变吸热过程,AP 由低温的斜方晶型可逆地转变为高温的立方晶型;(2)300～330℃间为AP 的低温分解放热阶段,首先是离解与升华过程:6701催 化 学 报第26卷NH4ClO4+4+ClO-4NH3(g)+HClO4(g)3(s)+HClO4(s)接着是HClO4(g)的一系列降解过程及产物对部分NH3(g)的氧化反应;(3)450～480℃间为AP的高温分解阶段,也是主要的分解阶段,在该阶段不仅在气相中进行ClO-4氧化NH3的反应,也在凝聚相表面发生AP的分解过程. Co3O4作为p型半导体,存在空穴导电性,其催化机理和其他一些过渡金属氧化物燃速催化剂一样,都是通过在氧化还原循环中加速电子转移,使AP在更低的温度下分解,从而促进AP系固体推进剂燃速的提高.根据文献[20,21]对AP分解过程的研究结果,我们认为在AP的热分解中,电子转移过程可表示如下:NH4ClO4NH+4+ClO-4Co3++ClO-4Co2++ClO4Co2++NH+4Co3++NH4从电子构型上看,Co3+的外围电子构型是3d6,可提供良好的电子转移轨道,Co3O4的加入将促进步骤(2),从而加速AP的热分解.将纳米Co3O4加入到AP后,两者接触面积增大,充分发挥了其优异的催化特性,大幅度降低了AP的热分解温度.3 结论 在不同的反应体系中通过室温固相反应制备的纳米Co3O4均能强烈催化高氯酸铵的热分解,使高氯酸铵的高温放热峰温大幅度降低,表观分解热也大幅度增大,在高氯酸铵系推进剂领域中展现出广阔的应用前景.用室温固相反应法制备纳米Co3O4工艺简单,收率高,成本低,便于大量制备,为研究其对固体推进剂燃烧的催化性能奠定了基础.纳米Co3O4对高氯酸铵热分解的催化活性明显优于微米Co3O4.Co3O4平均晶粒度越小,使高氯酸铵的高温分解温度降低的幅度越大.参考文献1 Jansson J,Palm qvistAEC,FridellE,Sko glundhM,¨OsterlundL,Thorm¨a hlenP,Lan gerV.J Catal,2002, 211(2):3872 贾明君,张文祥,陶玉国,王桂英,崔湘浩,张春雷,吴通好,董国强,李雪梅.高等学校化学学报(JiaMJ,ZhangWX,TaoYG,Wan gGY,CuiXH,Zhan gCh L,WuTH,Don gGQ,LiXM.Chem J Chin Univ),1999,20(4):6373 Guo JZh,ZhaoYCh,Yan gW,TianJN,GuanF,MaY J.J Univ Sci Technol Beijin g,2003,10(1):544 张卫民,孙思修,俞海云,宋新宇.高等学校化学学报(ZhangWM,SunSX,YuHY,Son gXY.Chem J Chin Univ),2003,24(12):21515 李亚栋,贺蕴普,李龙泉,钱逸泰.高等学校化学学报(LiYD,HeYP,LiLQ,QianYT.Chem J Chin Univ),1999,20(4):5196 Kumar RV,DiamantY,GedankenA.Chem Mater, 2000,12(8):23017 Singh RN,Koeni gJF,PoilleratG,ChartierP.J Elec2 troanal Chem,1991,314(1/2):2418 贾殿赠,俞建群,夏熙.科学通报(JiaDZ,YuJQ,Xia X.Chin Sci Bull),1998,43(2):1729 俞建群,贾殿赠,张慧,周蓉,夏熙.化学通报(YuJQ, JiaDZ,Zhan gH,ZhouR,XiaX.Chemistr y),1998,(2):3510 周益明,忻新泉.无机化学学报(ZhouYM,XinXQ.Chin J Inor g Chem),1999,15(3):27311 李凤生.特种超细粉体制备技术及应用.北京:国防工业出版社(LiFSh.A pplicationandManufactureTech2 nologyofS pecialSu perfinePowders.Bei jing:NatDefenceIndPress),2002.5312 马振叶,李凤生,崔平,白华萍.催化学报(MaZhY, LiFSh,CuiP,BaiHP.Chin J Catal),2003,24(10): 79513 陈爱四,李凤生,马振叶,刘宏英.固体火箭技术(ChenAS,LiFSh,MaZhY,LiuHY.J Solid Rocket Technol),2004,27(2):12314 Liu LL,LiFH,TanLH,LiM,Yan gY.Propell Ex2 plos Pyrot,2004,29(1):3415 朱俊武,张维光,王恒志,杨绪杰,陆路德,汪信.无机化学学报(ZhuJW,Zhan gWG,Wan gHZh,Yan g XJ,LuLD,Wan gX.Chin J Inor g Chem),2004,20(7):86316 朱俊武,陈海群,谢波,杨绪杰,陆路德,汪信.催化学报(ZhuJW,ChenHQ,XieB,Yan gXJ,LuLD,WanX.Chin J Catal),2004,25(8):63717 Xu R,Zen gHCh.J Phys Chem B,2003,107(4):926 18 Feng J,Zen gHCh.Chem Mater,2003,15(14):2829 19 张仁.固体推进剂的燃烧与催化.长沙:国防科技大学出版社(bustionandCatal ysisofSolidPro2 pellants.Chan gsha:NatDefenceUnivSciTechnolPress),1992.16820 Bircumshaw LL,NewmanBH.Proc Roy Soc(Lon2 don),1954,A227(4):11521 Jacobs PWM,bust Flame,1969,13(4):419(EdWGZh)7701第12期陈伟凡等:纳米Co3O4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能。
自蔓延燃烧法制备纳米氧化铁及其用于碳纳米管制备的研究
制备碳 纳米 管的方法 。该 法一般选用 Ｆ 、 ０ Ｎ 及其合金作 ｅＣ 、 ｉ 为催化 剂 ， 采用粘土 、 二氧 化硅 、 硅藻 土、 化铝及 氧化 镁等 氧 作载体或分散剂［－］这些催 化剂具 有催化 效率 低 ， １ ８， 制备工 艺复杂 。 或生成产物 中杂质 含量高 ， 催化 剂载体 在反 应产物
维普资讯
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３ ・ ２
广州 化 工
２０ ０ ６年 ３ 第 ２期 ４卷
自蔓 延燃 烧 法 制 备 纳米 氧化 铁 及 其 用 于碳 纳米 管 制 备 的研 究
李顺华 பைடு நூலகம்
（ 庆 学 院轻 工化 学 系， 东 肇 庆 ５６ ６ ） 肇 广 ２ ０ １
摘 要 ：利用溶胶 一 凝胶 自 蔓延燃烧法制备出了纳米氧化铁， 并用其作为碳纳米管制备的催化剂。实验表明： 该方法
中很难分离的缺点 。溶胶 一凝胶 自蔓延 燃烧合 成方 法是一
（） １ １将 ｇ催化剂（ ． １２中所得红褐色粉末 ， 同） 下 平铺 于 石英反 应炉 中， 通入 氮气 ， 流量 为 ５ ／。然后加热 ， ０ｍＬ ｓ 当炉 温上升到 ５ ０℃时 ， 闭氮气 ， ５ 关 通人流量 为 ５ ／ ０ｍＬ ｓ的氢气 。 当炉温上升至 ８ ０℃时 ， ０ 通人流量为 １０ｍＬ ｓ 乙炔 ， ０ ／ 的 反应
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｆｒｉ ｉ ｎｎ ｎ － ａｔｃｅ ｒ ｒｐ ｒｄｂ ｏ－ ｅ ｕ ｏｃ ｍｂ ｓｉｎ ａ ｄｕ ｅ ｓｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ａ ｅ ，ｅ ｒ ｒ ａ ｏ ｐ ｒｉｌｓｗｅｅｐ ｅ ａ ｅ ｙｓ ｌ ｌ ｔ －ｏ ｕ ｔ ｎ ｓ ｄａ ｈ ｉ ｃ ｏ ｇ ａ ｏ ｃ ｔｌｓ ｆ ａ ｂ ｎ ｎ ｎ ｔ ｂ ｓ Ｃ ｔ） ａａｙ ｔｏ ｒ ｏ ａ ｏｕ ｅ（ ｎｓ ．Ｔｈ ｅｕｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅｆｒｉ ｏ ｓ ｄ ｙｕ ｉｇ ｔ ｅａ ｏ ｅｍ ｅ ｏ ｃ ｅｒｓ ｌ ｓ ｏ ｄｔ ａ ｈ ｅｒｃｉ ｎ Ｗａ ｍａ ｅｂ ｎ ｈ ｂ ｖ ｔ ｄ ｓ ｒ ｓ ｈ Ｗａ ｏ ｄ ｃ ｔｌｓ ｒｐ ｒ ｕｔ ｗａｌ ｎｓ Ｔｈ ｒ ｐ ｒ ｄｍ ｕｔ ｗａｌ ｎｓ ｒ ｕｅ ｓｐ ｅ ｌ ｎ ｅｄ － ｓ ｆｇ ｏ ａａｙ ｔｉ ｐ ｅ ａ ｉ ｍ ｌ — ｌ Ｃ ｔ． ｅｐ ｅ ａｅ ｌ ｉ ｌ Ｃ ｔｗｅｅ ｒ， ｌ ｐ ｒ ｉ ｗａｓａｄｔ ｉ ｌ ｎ ｇ ｎ ｉ － ｐ ｉ ｙｎ ｌ ｈ ｓ
溶胶_凝胶法制备纳米材料的研究进展.
第27卷第1期2010年1月精细化工F I NE CHE M I CAL SVol .27,No.1Jan .2010功能材料溶胶-凝胶法制备纳米材料的研究进展3武志刚,高建峰(中北大学理学院,山西太原030051摘要:介绍了溶胶-凝胶技术的发展阶段及反应机理,溶胶-凝胶技术在合成零维、一维、二维及复合纳米材料方面的应用,对溶胶-凝胶技术今后的发展和研究方向提出了建议。
引用文献45篇。
关键词:溶胶-凝胶法;制备;纳米材料中图分类号:O78;T B383文献标识码:A 文章编号:1003-5214(201001-0021-05Advances i n Syn thesis of Nanoma ter i a ls by Sol 2gel M ethodWU Zhi 2gang,G AO J ian 2feng(D epart m ent of Che m istry,N orth U niversity of China,Taiyuan030051,Shanxi,ChinaAbstract:The s ol 2gel method is widely used t o synthesize nanomaterials .The advances in the p reparati on of nanomaterials by the s ol 2gel method as well as its p rinci p le and characteristics are briefly reviewed .A t the end of this paper,the op ini ons on future studies are put for ward .45references are cited .Key words:s ol 2gel method;synthesis;nanomaterialsFounda ti on ite m s:Nati onal Natural Science Foundati on (20671084and Devel opment Foundati ons of Science and Technol ogy f or the H igher Educati on I nstituti ons of Shanxi Pr ovince (20081026纳米材料是指在三维空间至少有一维处于纳米尺度范围内(1~100nm 或由它们作为基本单元构成的材料。
四氧化三钴纳米材料的控形制备及其电化学性能研究
四氧化三钴纳米材料的控形制备及其电化学性能研究四氧化三钴（Co3O4）是一种重要的过渡金属氧化物材料，具有优异的电化学性能。
近年来，研究人员通过纳米材料制备技术不断提高Co3O4的性能，并将其应用于能源储存和电化学传感器等领域。
本文将介绍Co3O4纳米材料的控形制备方法以及其电化学性能的研究。
Co3O4纳米材料的控形制备方法主要有溶胶凝胶法、水热法、氢化还原法、微乳液法等。
其中，溶胶凝胶法是一种常用的制备方法，可以通过控制前驱体浓度、溶剂和热处理条件等来调控Co3O4的形貌和结构。
此外，水热法也是一种常见的制备方法，通过调节反应温度和时间可以合成不同形貌的Co3O4纳米材料。
氢化还原法和微乳液法则主要通过对前驱体的还原和乳化反应来制备Co3O4纳米材料。
这些方法可以有效地控制Co3O4纳米材料的粒径、形貌和结构，对于提高其电化学性能具有重要的意义。
Co3O4纳米材料的电化学性能主要包括电容性能和催化性能两个方面。
对于电容性能，Co3O4纳米材料具有优异的比电容和循环稳定性，可以用于超级电容器的制备。
研究表明，Co3O4纳米材料的比电容主要受到其表面积、电子传导性和离子扩散性等因素的影响。
因此，通过调节Co3O4纳米材料的形貌和结构，可以有效地提高其比电容和循环稳定性。
此外，掺杂和复合Co3O4纳米材料也是提高其电容性能的重要途径。
对于催化性能，Co3O4纳米材料主要应用于氧还原反应（ORR）、氢析出反应（HER）和氧析出反应（OER）等电化学过程。
研究表明，Co3O4纳米材料的催化性能受到其形貌、晶面结构和导电性等因素的影响。
通过控制Co3O4纳米材料的形貌和结构，可以有效地提高其催化活性和稳定性。
此外，Co3O4纳米材料的复合和修饰也是提高其催化性能的重要途径。
总之，四氧化三钴纳米材料通过控形制备方法可以得到不同形貌和结构的纳米材料，从而具有优异的电化学性能。
未来的研究可以进一步优化Co3O4纳米材料的制备方法，提高其电化学性能，并探索其在能源储存和电化学传感器等领域的应用。
Co3O4纳米材料的制备及磁性能研究--优秀毕业论文
关键词: Co3O4，纳米粉，纳米线阵列，磁性，阳极氧化铝模板
I
安徽大学硕士学位论文
Co3O4 纳米材料的制备及磁性能研究
Abstract
The performances of nanomaterials maybe are different from the block materials, such as optics, electricity, magnetism and mechanical performance, which there are potential applications in information storage, life sciences, environment and energy resource, aerospace, catalyzer and sensor etc. In the thesis, Co3O4 nano-powder and Co3O4 nanowires were respectively fabricated with homogeneous precipitation or electrodeposition in AAO template, meanwhile, their structure, composition and magnetic properties were disscussed.
本论文主要由以下三部分组成： 1．详细研究了制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板的工艺，并表征氧化铝模板 纳米孔的形貌和结构。 2．采用均相沉淀法在硝酸钴和尿素溶液中制备纳米 Co3O4 粉体材料，研究 Co3O4 纳米粉体结构、形貌、粒径分布和磁性能。 3．硝酸钴溶液中，以电化学沉积方法，在 AAO 中成功地制备出 Co3O4 纳米线 阵列，Co3O4 纳米线阵列的形貌、结构、化学成分及磁性能用 SEM、TEM、SAED、 EDS 和震动样品磁强计（VSM）进行表征。
纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装研究
纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装研究纳米颗粒是一种具有纳米级别尺寸的微粒，具有独特的物理、化学和生物性质，近年来引起了广泛的研究兴趣。
其中，纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装行为一直备受关注。
溶胶凝胶是一种特殊的凝胶状态，具有类似于液体和固体的结构特征，广泛应用于药物传递、催化剂制备和生物医学领域。
而纳米颗粒的自组装研究可以为溶胶凝胶的性能优化和应用提供新的途径。
纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装是指纳米颗粒借助分子自组装力进行有序排列和组装的过程。
溶胶的形成是由于溶剂中溶质分子聚集形成的三维空间网络结构。
而纳米颗粒的加入可以引发溶胶的突变行为，使得整个体系的结构和性能发生明显的变化。
研究纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装行为，可以揭示纳米颗粒与凝胶基质之间的相互作用机制，推动凝胶技术的进一步发展。
在实验研究中，通过调控纳米颗粒的浓度、形状和表面性质等参数，可以实现纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装。
例如，一些研究人员通过改变纳米颗粒的表面电荷和亲水性，来调控纳米颗粒与溶胶基质之间的相互作用力，从而实现纳米颗粒的有序排列和定向组装。
此外，通过选择合适的溶剂和溶胶剂，调节温度和pH值等条件，也可以对纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装行为进行调控。
纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装不仅可以调控凝胶的物理和化学性质，还可以赋予其新的功能。
例如，研究人员将具有磁性的纳米颗粒引入溶胶凝胶中，可以实现磁性凝胶的制备。
这种磁性凝胶可以在外界磁场的作用下，实现自由切换状态，具有控制释放物质、定向传输等特点，有望应用于生物医学领域。
类似地，纳米颗粒的引入还可以改变溶胶凝胶的光学、电学和热学性质，推动凝胶在光电器件、传感器和能源存储等领域的应用。
然而，纳米颗粒在溶胶凝胶中的自组装行为仍然面临许多挑战。
其中，纳米颗粒与溶胶基质之间的相互作用力是关键的研究点之一。
目前，有限的纳米颗粒与凝胶基质之间的相互作用力研究使得我们对纳米颗粒在溶胶凝胶中的组装机制了解有限。
溶胶凝胶燃烧法制备CoCuMnOx太阳能吸收涂层
2. 2 pH 及燃烧剂用量的确定
在制备过程中，柠檬酸是燃烧剂，硝酸根离子是氧化剂。当溶液中硝酸根离子过少时，不足以支撑
整个反应的燃烧过程，剩余的柠檬酸与残留的氧气发生反应，环境中的 O2 与柠檬酸反应时混合程度较小， 不能确保产物组分的均匀性。故在确保燃料的最低阈值(即燃烧剂与氧化剂的物质的量比 φ = 1.0)的前提
取 1 g 干燥后的功能粉体置于石英样品台中，填充后用玻璃片按压粉体至表面平整，采用德国布鲁 克 AXS 有限公司的 D8 型 X 射线衍射仪扫描样品，在 10° ~ 70°范围内以 4°/min 的速率扫描。 1. 3. 2 光学性能
采用无水硫酸钡作为背景，取 2 g 样品置于样品台中心并压平表面，之后用日本岛津公司的 UV-3600 plus 型紫外可见近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测定样品在 200 ~ 2 000 nm 的光谱反射率。 1. 3. 3 热重(TG)分析
反应过程中 pH 的变化对 CoCuMnOx 功能粉体光吸收性能的影响。结果表明，当柠檬酸与硝酸根物质的量比为 1.5，溶液 pH 为 10 时，CoCuMnOx 涂层在 200 ~ 2 000 nm 波长范围内吸收性能最佳，平均吸收率为 95.36%。 关键词：钴−铜−锰氧化物；有机硅改性聚氨酯；太阳能吸收涂层；溶胶凝胶燃烧法；反射率
取 200 mg 样品烘干，300 °C 脱气 6 h，使用美国麦克仪器公司的 ASAP2020 MP 型全自动比表面积 及微孔物理吸附仪测试样品的比表面积。
2 结果与讨论
2. 1 粉体的物相构成 图 1 中在 30.7°、36.1°、44.1°、58.4°和 64.2°处有(Co,Mn)(Mn,Co)2O4(PDF#18-0409)的峰，在 18.5°、
co3o4纳米阵列的制备及应用
第41卷第11期朱红林等:Co304纳米阵列的制备及应用1101DOI：10.13822/ki.hxsj.2019007235化学试剂,2019,41(11),1101-1109 x>«:»0«^i聚焦i编者按：本期聚焦栏目由副主编郑岳青研究员进行专题组稿，共收录了5篇文章，其中1篇为综述类文章，4篇为研究论文。
主要涉及的是绿色与能源材料的最新研究进展。
纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，而涉及绿色合成与能源转化的纳米材料更是国内外科学家们的研究热点。
本期专题内容收录了包括石墨烯、MOF以及过渡金属氧化物等纳米材料最新的研究成果，重点介绍了这些材料在染料改性、有机污染物吸附以及电催化领域的应用。
Co3O4纳米阵列的制备及应用朱红林，郑岳青*(宁波大学化学合成与绿色应用研究所，浙江宁波315211)摘要:Co3O4纳米阵列因其特有的性质、丰富的3D结构、多样的形貌、独特的表面界面效应和良好的稳定性等在能量转换与存储、光电催化、气体传感等诸多领域中具有广泛的应用前景而得到广泛研究。
对近年来有关Co304纳米阵列的制备方法、及其阵列材料在电催化分解水、能量存储与转换、电催化氧还原、光电催化二氧化碳还原、气体传感、一氧化碳氧化、非酶电催化葡萄糖、电磁吸收、疏水分离及有机物降解等研究领域的应用进行了综述。
最后，对Co304纳米阵列发展过程中尚待解决的问题进行了总结，并对其未来的发展方向进行了展望。
关键词:Co304纳米阵列；纳米材料；能量存储材料；能量转换材料；电极材料中图分类号:0614.8文献标识码：A文章编号:0258-3283(2019)11-1101-09Preparation and Application of Co3O4Nanoarr町s ZHU Hong-lin,ZHENG Yue-qing*(Chemistry Institute for Synthesis and Green Application,Ningbo University,Ningbo315211,China),Huaxue Shiji,2019,41(11),1101-1109Abstract：The Co3O4nanoarrays,possessing unique surface interfacial effect,rich and various morphologies,good stability,have attracted intensive research interest in many fields such as energy storage,photoelectrocatalysis and gas sensors.The preparation methods for Co304nanoarrays are summarized.In addition,the applications of Co304nanoarrays also have been summarized in the field such as water electrolysis,energy storage and conversion,oxygen reduction reaction,gas sensing materials,photo/electro-chemical reduction of C02, CO oxidation,nonenzymatic electrocatlysis for glucose,electromagnetic materials,hydrophobic separation materials and removal of volatile organic compounds.Finally, the problems need to be solved are summarized,and the future development and research direction of Co304nanoarrays are outlined.Key words:Co304nanoarrays；nanomaterials；energy storage materials；energy conversion materials；electrode materialsCo3O4作为性能优良的p-型半导体功能材料，其禁带宽度为2.2eV,属立方晶系，具有AB?。
溶胶_凝胶自蔓延燃烧法制备CaIn_2O_4可见光催化剂研究
CaIn2O4 photocatalyts particles HNO Citric acid with Ca2+ and In3+
In2O3
In(by adding HNO3 or NH3·H2O Heating and stirring 400℃ Sol Gel Dried gel Auto combustion
Grind Calcined at 600℃ for 2 h Heat treatment
图 1 溶胶-凝胶自蔓延法工艺流程图 Fig.1 Schematic diagram for Sol-Gel auto combustion method
作为比较，本研究还利用固相反应法制备 CaIn2O4 光催化粉体。按化学计量比称取 CaCO3、In2O3， 加少量酒精于研钵中研磨，混合均匀后将混合物 80℃干燥 5 h。所得混合粉体放入高温炉，900℃煅烧 12
1
前
言
随着人类社会的不断发展，人们对于日益严峻的环境和能源问题也投入了更多的关注。自 1972 年日
收稿日期：2008-01-18；修订日期：2008-06-27。 基金项目：浙江省自然科学基金(Y406033，Y4080034)；浙江省科技厅优先主题专项(2007C11104-2)。 作者简介：张俭(1970-)，女，浙江杭州市人，浙江工业大学助理研究员，硕士。通讯联系人：盛嘉伟，E-mail：jw-sheng@
第 23 卷第 1 期
张俭等：溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备 CaIn2O4 可见光催化剂研究
107
h，研磨。再入炉 1050℃煅烧 12 h，经研磨，得 CaIn2O4 光催化粉体。 2.2 CaIn2O4 粉体的光催化性能检测 通过亚甲基兰(MB)染料的光催化分解来表征 CaIn2O4 的光催化活性。一方面， MB 是众多染料中最 难被可见光分解的产品之一，因此常被用作模型化合物来评估光催化剂的活性。另一方面，由于半导体 光催化基本上是一个没有选择性的化学过程，因此 MB 的光催化分解结果对于其他染料和有害物以及水 的分解制氢都有重要的参考价值。MB 溶液的浓度是通过测定溶液的透光率来确定的。实验配制了一系 列浓度递增的 MB 溶液，分别测定这些溶液所对应的透光率，绘制浓度-透光率标准曲线。透光率的测定 采用 Spectrum2000 可见分光光度计。 本实验采用自然光为实验光源，以检测 CaIn2O4 粉体在真实自然环境中的光催化性能。取初始浓度 为 10 mg⋅L−1 的 MB 溶液 100 mL 于石英表面皿中，加入 0.18 g CaIn2O4 光催化粉体。每隔半小时测定 MB 溶液的透光率，对比标准曲线，得到相应的溶液浓度数值。绘制 MB 溶液浓度变化曲线，以判断 CaIn2O4 粉体光催化活性的优劣。粉体形貌采用扫描电子显微镜(SEM，S4700，Hitachi Ltd.)测得。
Co3O4超细粉体的制备及应用研究的开题报告
Co3O4超细粉体的制备及应用研究的开题报告一、选题背景和意义随着电子、信息技术的快速发展，新能源、先进材料等领域的需求不断增长，纳米材料作为新材料，被广泛应用于各个领域。
Co3O4纳米粉体作为一种很有前途的材料，具有导电性、催化性、磁性等独特的物理、化学性质，能够应用于电池、催化、传感器等多个领域。
Co3O4纳米粉体制备方法多种多样，包括溶胶-凝胶法、水热法、氢氧化合物沉淀法等，然而这些方法制备的粉体可能存在聚集、结晶不完全等不足之处。
目前研究Co3O4纳米粉体制备的技术仍需不断优化和提高。
二、论文内容本文将深入阐述Co3O4超细粉体的制备及其应用研究，包括以下几方面的内容:1. Co3O4超细粉体制备方法研究，探讨溶胶-凝胶法、水热法、氢氧化合物沉淀法等方法的原理、优缺点及优化方案，并对比其它方法的制备效果。
2. Co3O4超细粉体的结构、形貌、粒径等特性分析，采用透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附法对其进行表征和分析。
3. Co3O4超细粉体在电池、催化、传感器等领域的应用研究，分析其在各个领域的应用前景和局限性。
三、论文预期成果1. 对Co3O4超细粉体制备方法进行了系统的比较和评价，找出制备方法的优化方案，为进一步提高粉体质量提供理论基础和实验依据。
2. 通过表征分析Co3O4超细粉体，探究其物理、化学性质，对其应用进行了深入理解和探讨。
3. 系统总结Co3O4超细粉体在电池、催化、传感器等领域的最新应用研究成果，揭示其局限性和发展前景，为进一步研究提供理论指导。
四、研究方法和步骤1.实验方法采用溶胶-凝胶法、水热法、氢氧化合物沉淀法等不同制备方法制备Co3O4超细粉体，通过SEM、XRD、TEM等手段表征其结构、形貌、粒径等特性。
同时，进行电池、催化、传感器等应用实验。
2.步骤（1）研究Co3O4超细粉体制备方法，探究其制备优劣和优化方案。
（2）采用SEM、XRD、TEM等手段对Co3O4超细粉体进行表征和分析。