核壳结构-摘要
核壳结构配位数
核壳结构配位数
核壳结构配位数是一个复杂的问题,涉及到多个因素,如核的半径、壳的厚度、壳的组成等。
在理想情况下,如果核的半径和壳的厚度都足够小,那么核壳结构配位数主要取决于核的半径和壳的组成。
如果核的半径较小,壳的组成中包含大量的壳层粒子,那么核壳结构配位数就较高。
相反,如果核的半径较大,壳的组成中包含较少的壳层粒子,那么核壳结构配位数就较低。
但是,在实际应用中,由于各种因素的影响,核壳结构配位数可能受到限制。
例如,如果核的半径过大,可能会导致核和壳之间的相互作用力减弱,从而影响核壳结构的稳定性。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况来选择合适的核壳结构配位数。
以上内容仅供参考,建议查阅关于核壳结构配位数的专业书籍或咨询相关专家以获取更全面准确的信息。
均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能
均质核壳结构ZnS的一步法合成及光催化性能霍海玲;吕丽云;王虹【摘要】以硝酸锌和硫脲为原料,十二烷基硫酸钠为保护剂,通过一步水热合成反应,制备了具有核壳结构的微米级ZnS半导体材料,该ZnS材料的核、壳成分相同,晶体构造一致,均为立方闪锌矿结构;调节反应时间,可以方便地控制壳层构造的生长与闭合程度;优化反应条件得到整体尺寸约为3 μm、核壳结构特征突出的形貌新颖的ZnS微粒;将ZnS材料用于亚甲基蓝的光降解反应,其对目标降解物的降解效率与形貌特征有紧密联系,壳层闭合程度越高,降解效率越低.在最优条件下,该材料对亚甲基蓝的降解率可达97.3%.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】6页(P939-944)【关键词】微米ZnS;水热法;均质核壳结构;光催化【作者】霍海玲;吕丽云;王虹【作者单位】天津大学化工学院,天津化学化工协同创新中心,绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院,天津化学化工协同创新中心,绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;天津大学化工学院,天津化学化工协同创新中心,绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】O649;O614目前, 微纳米尺度核壳材料的制备及性能研究引起了广泛的关注[1~7]. 通常该类材料需经以下过程制备: 首先合成核的部分, 并通过反复析出和分散等过程进行纯化; 其次将含有壳生长所用原料引入核的体系中, 制备核壳材料[3]. Debnath等[4]以十八烯为溶剂, 用氧化镉、油酸、砷和三辛基膦合成出CdSe量子点, 再将油酸锌、硫粉与三辛基膦注入其中, 制得CdSe/ZnS核壳结构. Cao等[5]采用类似的方法, 先合成InAs核, 然后高温热解有机金属前驱体, 制得以InP, GaAs, CdSe, ZnSe和ZnS等为壳的一系列半导体核壳纳米晶. 郝彦忠等[8]利用电化学方法在铟锡氧化物导电玻璃基底上制备了ZnO纳米管阵列, 然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O颗粒, 获得了Cu2O/ZnO核壳结构. 范晓敏等[9]用柠檬酸钠还原氯金酸法制得金溶胶, 再以正硅酸乙酯为硅源, 制得了Au/SiO2的核壳纳米粒子. 由此可见, 该类核壳材料的制备不但需要多个过程才能完成, 而且还必须经历不同体系及环境间的互相转换, 故而材料消耗大, 制备步骤冗长. 另外, 该方法一般只能用于制备核、壳成分不同的材料, 对于用相同材料构建的均质[10]核壳复合体系, 尚未见报道.近年来, 微纳米尺度ZnS材料在催化、光电和传感等领域具有广阔的应用前景, 制备该种材料, 控制其粒度与构造, 探索其尺度与形貌特征对其性能及应用的影响, 已成为当前的研究热点[11~17]. 鉴于此, 本文选择ZnS为模型物, 采用简单的一步水热合成, 以硝酸锌及硫脲为反应物, 通过对反应温度和时间等的优化与选择, 获得了形貌新颖的核壳结构ZnS材料, 实现了对产物的尺寸与形貌进行控制的目标, 并将其用于模拟有机污染物亚甲基蓝的催化降解过程, 获得了预期的效果.1.1 试剂与仪器六水合硝酸锌[Zn(NO3)2·6H2O]和亚甲基蓝(C16H18ClN3S)购于阿拉丁试剂有限公司; 硫脲(CN2H4S)、十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na, SDS)和无水乙醇均购于天津光复精细化工有限公司. 实验所用试剂均为分析纯, 所用超纯水由Milli-Q纯化制得.S4800型场发射扫描电子显微镜(SEM, 日本日立公司), 加速电压5 kV; JEM-2100F型透射电子显微镜(TEM, 日本电子公司), 加速电压200 kV; D8-Focus型X 射线衍射仪(XRD, 德国Bruker公司), 测试条件: 铜靶(λ=0.15406 nm), 扫描速率3°/min, 2θ扫描范围20°~80°; UV-2550型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司); TriSar 3000型物理吸附仪(美国麦克公司); 带有紫外滤光片的氙灯(PLS-SXE300C, 北京泊菲莱公司).1.2 样品的合成在室温下将0.90 mmol Zn(NO3)2·6H2O溶于15 mL去离子水中, 加入0.36 mmol SDS, 磁力搅拌30 min, 再加入0.90 mmol硫脲, 继续搅拌30 min后移入25 mL衬有聚四氟乙烯的水热合成釜中, 于160 ℃烘箱中恒温8 h. 反应结束后, 自然冷却至室温, 所得产物用水和无水乙醇离心洗涤3~4次, 在60 ℃下烘干12 h即得合成样品.1.3 光催化实验以λ<400 nm的紫外光为光源, 以亚甲基蓝为目标降解物, 利用紫外-可见分光光度计检测溶液中中亚甲基蓝的含量(以亚甲基蓝的紫外吸收值反映溶液中亚甲基蓝的浓度), 考察样品的光催化活性. 称取0.08 g ZnS试样加入到100 mL 10 mg/L的亚甲基蓝溶液中, 在黑暗条件下磁力搅拌30 min, 使得亚甲基蓝在催化剂固体表面达到吸附脱附平衡后, 打开光源, 引发催化降解反应. 每30 min取样1次, 离心除去固体催化剂ZnS颗粒, 测定上清液中亚甲基蓝的紫外吸收峰值. 亚甲基蓝的降解程度可用c/c0表示(c0和c分别为黑暗条件下体系吸附脱附平衡时和光催化反应中某一时刻亚甲基蓝在664 nm处的吸收值), 其值越小说明亚甲基蓝的降解程度越大.2.1 定性分析在最优条件(160 ℃反应8 h)下, 样品的扫描电镜照片如图1(A)所示. 可见, 产物为球形颗粒状物, 且为复合结构, 由球形内核和半球形外壳组成, 属于典型的核壳结构, 并且粒度大小较为均一, 整体尺寸在3 μm左右.单个颗粒的透射电镜(TEM)照片如图1(B)所示. 其中的箭头所指方向的能谱(EDS)线扫描结果如图1(C)所示. 图1(C)中曲线a和b分别代表Zn和S原子组成的空间分布. 可以看出, 从所选微粒的底端开始扫描到其开口位置, 2条曲线在扫描方向上的各个位置均吻合良好, 表明整个试样颗粒中的Zn与S原子配比基本相同, 证明核壳结构微粒是一种均质的ZnS材料.核壳结构ZnS材料的XRD结果如图1(D)所示. 可以看出, 材料分别在2θ为28.7°, 48.0°和56.8°处出现3个较强的衍射峰. 与标准PDF卡片(JCPDS No. 05-0566)对照后可知, 这3个峰分别代表了立方相ZnS的(111), (220)和(311)晶面, 证明产物确为立方相的ZnS. 同时, 所得ZnS的XRD谱没有杂峰, 表明其为单一的立方闪锌矿结构, 不含其它杂质.2.2 形貌表征2.2.1 反应温度对形貌的影响在水热合成反应中, 温度对产物的最终形貌有很大影响. 本文在反应物组成、原料配比与反应时间(8 h)等实验参数一定的条件下, 分别研究了在130, 140, 160和180 ℃时, 产物的粒度与形貌特征. SEM结果如图2所示.由图2(A)可以看出, 当体系的温度为130 ℃时, 经8 h的水热反应后, 除了大部分尺寸及形貌特征并不明显的碎片状产物外, 仅有少量的类球形小颗粒生成[图2(A)插图], 且其大多零星分布于众多块状碎片产物之间; 当温度升高至140 ℃后[图2(B)], 出现大量相互黏连、团聚且粒度分布在一定尺度区间的类颗粒状物; 当体系温度至160 ℃[图2(C)]时, 产物粒度及形貌特征发生了根本改变, 形成了大量形貌均一、分散性良好的复合构造颗粒, 其典型特征为半壳包裹内核的新颖核壳结构, 大部分颗粒的粒度尺寸约为3 μm. 此后, 继续升高体系的反应温度至180 ℃[图2(D)], 核壳结构特征消失, 产物多呈球形外貌, 且大小不一. 因此, 在一定的条件下, 选择适宜的反应温度, 即可获得具有一定尺度分布范围的核壳结构ZnS颗粒, 其最佳的合成温度为160 ℃.2.2.2 反应时间对形貌的影响在确定反应物组成与配比、控制温度为160 ℃的条件下, 考察了不同反应时间对产物形貌特征的影响, SEM照片如图3所示.由图3(A)可以看出, 反应1 h后的产物为堆积在一起的颗粒状物, 外观近球形, 其平均粒径约为300 nm; 延长反应时间至2 h[图3(B)], 核壳结构开始出现, 约有一半完整度的薄层外壳包裹着相对完整的球形内核, 颗粒的整体尺寸约为450 nm, 而外面呈包覆状存在着的外壳厚度约为70 nm; 延长反应时间至8 h[图3(C)], 核壳结构特征变得突出, 颗粒的整体尺寸增大至约2700 nm, 外壳对内核的包裹程度逐渐增大, 暴露在外的内核部分明显减小, 与反应2 h的结果相比, 壳层厚度已由原来的70 nm增至约700 nm, 增长了近10倍. 继续延长反应时间至22 h[图3(D)]可以发现, 位于中心位置的内核除了少部分仍暴露在外, 大多已被不断增长、增厚的外壳包覆, 核、壳构造的界面变得不再清晰、分明, 壳层厚度增至约850 nm, 部分颗粒的外貌已接近完整的球形, 颗粒的平均粒径变到3200 nm左右. 反应时间为48 h时[图3(E)], 视野中的颗粒绝大部分已呈球形外貌, 颗粒的平均粒径增大到3350 nm. 鉴于以上分析, 本文选8 h为核壳结构ZnS颗粒的最优合成时间.由以上观察可以推测, 反应初始阶段, 主要是成核过程, 分布在一定粒度范围的ZnS 小颗粒开始大量出现[图3(A)]; 待成核阶段完成后, 这些小颗粒间按照其粒度分布特点, 以粒度较大的颗粒为中心, 开启自组织过程, 粒度较小的颗粒逐渐聚集在大颗粒周围, 形成初步的包覆外层[图3(B)]; 随着聚集颗粒的逐渐增多, 以及伴随着的奥斯特瓦尔德熟化过程, 致密且具有一定厚度、但尚不完整的外壳已经形成, 明显的核壳结构开始出现[图3(C)]. 延长反应时间, 壳层厚度不但越来越大, 而且闭合程度也越来越高[图3(D)], 直至最后, 壳层完全闭合, 核壳结构消失, 产物呈现最终的球形外貌[图3(E)].与以往报道不同, 本文通过时间参数的选择, 不但可以调节壳的厚度, 还实现了对壳层生长完整度的控制, 合成出外壳具有一定开启程度的核壳结构ZnS材料, 为研究特定外壳构造与其对应性质间的关系奠定了基础.2.3 光催化活性ZnS颗粒通过吸收带隙以上紫外光, 在导带生成电子, 价带形成空穴, 生成的电子、空穴分别向ZnS材料表面扩散, 起到光催化作用. 目前, 将其用作光催化剂解决水污染问题已成为研究热点[18~22]. 本文选择印染废水中最具代表性的有机污染物之一的亚甲基蓝为目标降解物, 研究了核壳结构ZnS颗粒对亚甲基蓝的光催化降解效果.图4为在核壳结构ZnS颗粒存在和紫外光照射条件下, 每隔30 min取样的亚甲基蓝的紫外可见吸收光谱图.可以看出, 随着光照时间的延长, 亚甲基蓝的吸收峰值呈逐渐降低的趋势. 在光照60 min后, 吸收峰值降至起始峰值的一半以下. 150 min后, 吸收峰几乎消失, 吸收曲线近似水平, 表明溶液中亚甲基蓝几乎被全降解. 随着光照时间的延长, 吸收峰值降低的同时, 吸收峰位出现了蓝移, 这是由于亚甲基蓝是分步进行降解的, 其中间产物的生成导致了该吸收峰蓝移[23].为探究核壳结构对ZnS颗粒光催化活性的影响, 考察了反应时间分别为8, 22和48 h[图3(C), (D), (E)]所得的具有不同壳层完整度及粒度分布均在3 μm左右的ZnS颗粒对亚甲基蓝的光催化降解情况, 结果如图5所示. 由图5可见, 3种不同粒度及结构特征的ZnS颗粒对亚甲基蓝均有明显的光催化降解活性. 随着光照时间的增加, 亚甲基蓝的相对浓度逐渐减小, 被降解的亚甲基蓝逐渐增多; 光照150 min后, 3条曲线显示的光催化降解率分别达到了97.3%, 44.6%和38.1%. 由氮气吸附分析测试所得3种ZnS颗粒的比表面积分别为25.2, 8.4和7.5 m2/g. 可以看出, 最优核壳结构ZnS颗粒[图3(C)]的比表面积大大高于其它2种ZnS颗粒的比表面积, 较大的比表面积对光催化活性贡献较大. 由此可见, 最优核壳结构ZnS颗粒的光催化活性高于其它2种ZnS颗粒. 但与文献[24]相比, 3种ZnS颗粒的比表面积值较小, 因此对于导致最优核壳结构ZnS颗粒具有较好光催化活性的其它可能因素分析如下: 根据图5(A)中a, b, c 3条曲线所示ZnS颗粒对亚甲基蓝的降解情况, 结合图3显示的3种ZnS颗粒的形貌和尺寸特征, 可以发现从谱线a到c, 随着壳层完整度的逐步提高, 核壳结构特征逐渐消失, ZnS颗粒粒径逐渐增大, 其对亚甲基蓝的降解能力也随之下降. 综合分析可以认为, 核壳结构中壳层部分的闭合程度及ZnS颗粒的粒径大小与其最终的光催化活性表现出明显对应关系. 鉴于三者粒径大小均呈一定的分布, 且均在3 μm左右, 壳层闭合程度的影响可能更为关键, 初步推断ZnS 颗粒壳层闭合程度的不同导致其对光的吸收能力不同.对3种不同结构的ZnS颗粒在同等条件下进行了紫外漫反射吸收光谱分析, 结果见图5(B). 可以看出, a, b和c 3条曲线在320 nm处均有1个较大的吸收峰, 但其吸收峰值明显不同, 谱线a的吸收峰值约为1.70, 谱线b和c的吸收峰值分别为1.15和0.80, 即谱线a所示样品对紫外光的吸收强度分别为谱线b和c所示样品的1.5倍和2.1倍. 由此表明不同的结构导致样品对光的吸收能力不同, 进而导致其光催化活性存在差异.采用水热合成法, 通过一步反应, 构建了一种形貌特征新颖的核壳结构ZnS材料. 该材料的尺度大小位于微米区间, 核、壳两部分的成分完全相同, 晶型一致. 调节反应时间即可以控制壳层的厚薄、完整程度和整体颗粒的粒径大小. 核壳结构ZnS颗粒对亚甲基蓝具有良好的降解效果; 光催化降解活性与颗粒的壳层闭合程度密切关联. 本文提出的制备均质核壳型ZnS材料的方法, 过程简单、反应条件易于实现, 对微纳米尺度金属硫属半导体材料的合成具有借鉴作用.† Supported by the National Natural Science Foundation ofChina(No.50673075).【相关文献】[1] Hosein I. D., Liddell C. M., Langmuir, 2007, 23(5), 2892—2897[2] Wang H., Chen L., Feng Y., Chen H., Acc. Chem. Res., 2013, 46(7), 1636—1646[3] Reiss P., Protiere M., Li L., Small, 2009, 5(2), 154—168[4] Debnath T., Maity P., Ghosh H. N., Chem. Eur. J., 2014, 20(41), 13305—13313[5] Cao Y., Banin U., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122(40), 9692—9702[6] Geng J., Song G. H., J. Mater. Sci., 2013, 48(2), 636—643[7] Sun Z., Yang Z., Zhou J., Yeung M. H., Ni W., Wu H., Wang J., Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48(16), 2881—2885[8] Hao Y. Z., Sun B., Luo C., Fan L. X., Pei J., Li Y. P., Chem. J. Chinese Universities, 2014,35(1), 127—133(郝彦忠, 孙宝, 罗冲, 范龙雪, 裴娟, 李英品. 高等学校化学学报, 2014, 35(1), 127—133)[9] Fan X. M., Zou W. J., Gu R. A., Yao J. L., Chem. J. Chinese Universities, 2008, 29(1), 130—134(范晓敏, 邹文君, 顾仁敖, 姚建林. 高等学校化学学报, 2008, 29(1), 130—134)[10] Liu B., Zeng H. C., Small, 2005, 1(5), 566—571[11] Fang X., Zhai T., Gautam U. K., Li L., Wu L., Bando Y., Golberg D., Prog. Mater Sci., 2011, 56(2), 175—287[12] Chen Z. G., Cheng L., Xu H. Y., Liu J. Z., Zou J., Sekiguchi T., Lu G. Q. M., Cheng H. M., Adv. Mater., 2010, 22(21), 2376—2380[13] Kole A. K., Kumbhakar P., Chatterjee U., Chem. Phys. Lett., 2014, 591, 93—98[14] Biswas S., Kar S., Nanotechnology, 2008, 19(4), 045710[15] Wang Z., Daemen L. L., Zhao Y., Zha C., Downs R. T., Wang X., Wang Z. L., Hemley R. J., Nat. Mater., 2005, 4(12), 922—927[16] Zhang Y. N., Jiang D., He Z., Yu Y. W., Zhang H. B., Jiang Z. H., Chem. Res. Chinese Universities, 2014, 30(1), 176—180[17] Fu Y. Q., Li L. H., Wang P. W., Qu J., Fu Y. P., Wang H., Sun J. R., Chem. Res. Chinese Universities, 2012, 28(4), 672—676[18] Apte S. K., Garaje S. N., Arbuj S. S., Kale B. B., Baeg J. O., Mulik U. P., Naik S. D., Amalnerkar D. P., Gosavi S. W., J. Mater. Chem., 2011, 21(48), 19241[19] Wang C., Ao Y., Wang P., Zhang S., Qian J., Hou J., Appl. Surf. Sci., 2010, 256(13), 4125—4128[20] Nie L. H., Huang Z. Q., Xu H. T., Zhang W. X., Yang B.R., Fang L., Li S. H., Chinese. J.Catal., 2012, 33(7), 1209—1216(聂龙辉, 黄征青, 徐洪涛, 张旺喜, 杨柏蕊, 方磊, 李帅华. 催化学报, 2012, 33(7), 1209—1216)[21] Yu X., Yu J., Cheng B., Huang B., Chemistry, 2009, 15(27), 6731—6739[22] Tian Y., Huang G. F., Tang L. J., Xia M. G., Huang W. Q., Ma Z. L., Mater. Lett., 2012, 83, 104—107[23] Watanabe T., Takizawa T., Honda K., J. Phys. Chem., 1977, 81(19), 1845—1851[24] Xiong S., Xi B., Wang C., Xu D., Feng X., Zhu Z., Qian Y., Adv. Funct. Mater., 2007,17(15), 2728—2738。
基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展免费范文精选
Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(1), 1-8 Published Online February 2017 in Hans.Research Progress of the Core-Shell Structure Nanocomposite Based on LDH Yatong Zhu, Dong Liu, Sha Liu, Xiaoyan Tang, Jianqiang LiuSchool of Physics, Shandong University, Jinan ShandongReceived: Jan. 12, 2017; accepted: Feb. 1, 2017; published: Feb. 6, 2017thstthAbstractLayered double hydroxide (LDH) is a novel functional material with layered structure. With all the excellent properties including diverse composition structures, synergistic effect between thecomponents and highly controllable performance, the study of preparation and applications of the LDH-based core-shell structure nanocomposite has been widely considered for their attractive properties in recent years. At first, the common preparation methods of the LDH-based core-shell structure nanocomposite were summarized, mainly including co-precipitation, self-assembly and in situ growth methods. The advantages as well as disadvantages of these methods were also compared and analyzed. Secondly, the application status of the LDH-based core-shell nanocompo-site was focused on their applications in adsorption, catalysis, supercapacitor and biomedicine. The problems and trends of this nanocomposite were concluded and discussed finally. KeywordsLayered Double Hydroxide, Core-Shell Structure, Nanocomposite基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展朱亚彤,刘东,刘沙,唐晓妍,刘建强山东大学,物理学院,山东济南收稿日期:2017年1月12日;录用日期:2017年2月1日;发布日期:2017年2月6日摘要层状双金属氢氧化物(LDH)是一类具有层状结构的新型功能材料,近年来基于LDH的核壳结构纳米复合文章引用: 朱亚彤, 刘东, 刘沙, 唐晓妍, 刘建强. 基于LDH的核壳结构纳米复合材料的研究进展[J]. 物理化学进展, 2017, 6(1): 1-8.朱亚彤等材料由于具有组成结构多样化、组分间呈现协同效应、性能容易调控等特点,其制备与应用研究引起了广泛关注。
核壳结构催化剂应用于质子交换膜燃料电池氧还原的研究进展
核壳结构催化剂应用于质子交换膜燃料电池氧还原的研究进展朱红;骆明川;蔡业政;孙照楠【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2016(032)010【摘要】质子交换膜燃料电池(PEMFCs)由于高比功率密度、高能量转换效率、环境友好和低温下快速启动等优点受到广泛关注,被认为是替代传统内燃机成为汽车动力的最理想能源转换装置.目前PEMFCs仍需较高载量的贵金属Pt作为电催化剂以保持转换效率,因此,开发低Pt量高活性的电催化剂对PEMFCs技术的商业化进程至关重要.核壳结构催化剂被证明是一种能有效降低电极Pt用量的策略,其既能通过结构优势提高贵金属Pt的利用率,又能通过电子或几何效应改善催化剂的催化活性和稳定性.本文首先简介了PEMFCs阴极氧还原反应(ORR)电催化剂构效关系的理论研究;其次综述了几种典型核壳结构电催化剂应用于ORR的研究进展;最后对ORR低Pt电催化剂的下一步研究方向作了展望.【总页数】13页(P2462-2474)【作者】朱红;骆明川;蔡业政;孙照楠【作者单位】北京化工大学理学院,化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学理学院,化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学理学院,化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学理学院,化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.介孔结构Fe/N/C作为质子交换膜燃料电池氧还原催化剂 [J], 石尉;王宇成;陈驰;杨晓冬;周志有;孙世刚2.新型碳材料质子交换膜燃料电池Pt催化剂载体的研究进展 [J], 罗燚; 冯军宗; 冯坚; 姜勇刚; 李良军3.中高温质子交换膜燃料电池催化剂研究进展 [J], 罗芳;潘书媛;杨泽惠4.基于金属-氮-碳结构催化剂的质子交换膜燃料电池研究进展 [J], 丁亮;唐堂;胡劲松5.质子交换膜燃料电池阴极催化剂的研究进展 [J], 叶豪;高子健;杨碧;彭丽;王海欣;刘纪元;刘春丽;顾曼琦;同鑫因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
核壳结构功能聚合物微球的评价与应用
2021 年第50 卷第 2 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY·163·核壳结构功能聚合物微球的评价与应用潘凤英1,2,乔孟占1,2,董彦龙1,2,聂 坤1,2,马 英1,2,李 玲1,2(1. 唐山冀油瑞丰化工有限公司,河北 唐山 063200;2. 河北省油田化学剂技术创新中心,河北 唐山 063200)[摘要]采用反相乳液聚合的方法合成了一种多功能核壳结构聚合物微球(简称核壳微球),壳层为苯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物,核层为丙烯酰胺及其衍生物的共聚物,利用SEM 、TEM 和粒径分析仪等对微球进行了性能评价。
实验结果表明,核壳微球为规则的球形,粒径中值为11.795 μm ,由核壳两层构成,壳层表面呈磨砂状。
在模拟地层水矿化度为5 000 mg/L ,地层温度90 ℃的条件下,核壳微球15 d 的吸水膨胀倍数为3.95,恒温3个月后可释放出核层聚合物,并在90 ℃下保持黏度大于2 mPa ·s 的时间有95 d 。
核壳微球提高原油采收率可达22.09%,矿场试验措施效果明显。
该核壳微球具有前期封堵、后期驱油的双重功效。
[关键词]核壳结构;功能聚合物微球;调剖;驱油[文章编号]1000-8144(2021)02-0163-05 [中图分类号]TE 357.46 [文献标志码]ACharacterization and evaluation of functional polymer microsphereswith core -shell structurePan Fengying 1,2,Qiao Mengzhan 1,2,Dong Yanlong 1,2,Nie Kun 1,2,Ma Ying 1,2,Li Ling 1,2(1.Tangshan Jiyou Ruifeng Chemical Limited Company ,Tangshan Hebei 063200,China ;2. Hebei Oilfield Chemical Agent Technology Innovation Center ,Tangshan Hebei 063200,China )[Abstract ]A multifunctional core-shell microsphere(core-shell microsphere) containing a copolymer of styrene and ethylene acetate as a shell and a copolymer of acrylamide and its derivatives as a core was synthesized by inverse emulsion polymerization ,and its physical properties were characterized by SEM ,TEM and particle size analyzer. The result indicates that the microsphere is a regular sphere with a median particle size of 11.795 μm and it is composed of core and shell ,the surface of the shell is frosted. Under the condition of formation water salinity of 5 000 mg/L and formation temperature of 90 ℃,the expansion ratio of the microsphere on 15 d is 3.95 times. The core layer polymer of the core-shell microsphere can be released after 3 months at constant temperature ,the viscosity of the microsphere solution maintains more than 2 mPa ·s within 95 d ,and the recovery ratio can be increased by 22.09%. The experimental measures in the oil field have obvious effect. In conclusion ,the core-shell microspheres have the double effects of plugging in the early stage and driving oil in the late stage.[Keywords ]core-shell structure ;functional polymer microspheres ;profile control ;displacement of reservoir oilDOI :10.3969/j.issn.1000-8144.2021.02.010[收稿日期]2020-09-16;[修改稿日期]2020-11-03。
核壳结构丙烯酸酯微胶囊乳液的制备研究
厚也是影响微胶囊香精缓释效果的主要因素 。 包裹香
精 的微胶 囊 颗 粒 尺 寸 不 能太 大 , 般 小 于 1 m;同 一 0g 时 , 胶 囊 粒 度 也 不 能 太 小 ,粒 度 太 小 会 导致 微 胶 微
油型乳液的特性 。 以聚乙烯醇缩 甲醛 为基料的内墙涂 料虽然价格便宜 , 由于其耐水性差 , 内含游离 甲 但 且
摘 要 :以甲基 丙烯酸甲酯( A) 丙烯 酸丁酯( A) 甲基 丙烯酸 ( A) MM 、 B 、 MA 为单体 , 十二烷 似 基硫 酸钠 ( D ) S S 和脂肪醇聚氧 乙烯醚硫 酸钠 为复 配乳化剂 , 以过硫酸钾 一 亚硫 酸氢钠 为氧化还原引
发 剂, 合成 了核 壳结构的 丙烯酸酯微胶 囊乳液 。 探讨 了乳化剂 的复配、 氧化还原引发剂的比例 和用 量对微胶 囊乳液粒度 的影响。 结果表明 :上述条件下 , 能够制得平均粒径 <8 m的香味 涂料 用核壳
结构 的微胶 囊乳 液 。
关键词 :聚 丙烯酸酯乳液 ;核 壳结构微胶 囊乳液 ;香味涂料
中图分 类 号 :T 3 . U6 07 文献 标 识码 :A 文章 编 号 :10 — 6 6 2 1 ) 7 0 1— 4 09 19 ( 0 0 — 0 6 0 1
作 为 水 性 多 功 能 性 涂 料 中 的 一 种 , 性 香 味 涂 水 料 不 仅 具 有 一 般 涂 料 的 应 用 特 性 , 且 能 够 去 除 异 而 昧 , 造 出优 雅 、 创 芬芳 的 环境 气 氛 , 高人 们 的生 活 提
烯 酸 酯类 乳 液更 好 的耐 水 性 、 碱 性 、 沾 污 性 、 耐 抗 耐
候 性 、 色 性 和保 光 性 , 且 它 的涂 膜 致 密 连 续 、 保 而 耐
核壳结构催化剂
核壳结构催化剂摘要:核壳结构催化剂是一种优化了的金属催化剂,它采用表面上分布式金属核心包裹一些纤维、聚合物或配体来改变催化剂的表面特性,从而改善催化性能,这种催化剂可以有效地提高反应速率,减少反应能量需求,改善反应选择性,并且有较高的催化活性。
本文将回顾核壳结构催化剂的结构特征,特性,然后介绍其制备方法,最后介绍它的有效应用,以期帮助读者更深入地了解核壳结构催化剂的应用领域。
1言近年来,随着能源、环境和化学工业领域的发展,催化剂在许多关键反应中发挥着不可替代的作用,如烯烃及其衍生物物质的合成,还有新能源材料的合成等。
但传统的金属催化剂在反应中的活性并不能满足市场的要求,这引发了氢化物和复合催化剂的研究和开发。
而核壳结构催化剂是优化了的金属催化剂,它采用表面式金属核心包裹上纤维、聚合物或配体来改变催化剂的表面特性,从而改善催化性能,具有较高的催化活性,可以有效地提高反应速率,减少反应能量需求,改善反应选择性,这种催化剂也被广泛应用于温和反应,极性反应,合成烯烃及其衍生物,新能源材料等。
本文将回顾核壳结构催化剂的结构特征,特性,制备方法,有效应用,以期帮助读者更深入地了解核壳结构催化剂。
2关背景2.1壳结构催化剂的结构特征核壳结构催化剂由核心层和壳层组成,其中,核心层的主要材料是金属,可以是金属原子,也可以是金属离子或金属氧化物;而壳层是由由纤维、聚合物或配体等组成,其主要作用是改变催化剂表面特性,从而优化催化剂的性能。
2.2壳结构催化剂的特性核壳结构催化剂具有较高的催化活性,可以有效地提高反应速率,减少反应能量需求,改善反应选择性。
同时,这种催化剂具有体积大小稳定、催化活性高、操作温度低的特征,可以用于温和反应、极性反应及合成烯烃及其衍生物,新能源材料等。
3备方法3.1融法核壳结构催化剂的制备方法主要有熔融法和溶剂法。
熔融法是一种热处理法,它利用高温将金属原料和表面活性剂、纳米纤维或其他组分熔融混合,然后按照一定比例定型,得到熔融混合物,最后冷却凝结为固体,即可制得核壳结构催化剂。
核壳结构-摘要
随着科学技术的快速发展,人们对功能型器件的要求越来越高,多铁性材料由于同时具有铁磁性能和铁电性能,并且能够通过两者的耦合协同作用,赋予材料新的发展潜力使其在存储器、传感器、转换器等多功能电子器件中具有很大的应用价值。
目前具有多铁性的单相体系较少,比较理想的只有铁酸铋,但其铁电性和铁磁性非常弱,为了改善多铁性,本研究采用具有较好铁电性的钛酸钡和较好铁磁性的铁酸钴,将二者制备成核壳结构,以提高材料的多铁性。
目前研究CoFe2O4/BaTiO3核壳结构多铁性材料的报道较少。
本文将首先通过沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁电相钛酸钡、化学共沉淀法制备铁磁相铁酸钴,然后在此基础上通过溶胶-凝胶法和表面沉积法以铁磁相为核、铁电相为壳合成出具有核壳结构的CoFe2O4/BaTiO3多铁性复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和铁电测试仪等手段研究材料的组分、微形貌、铁磁性和铁电性能。
采用沉淀法和溶胶-凝胶法制备BaTiO3,研究不同工艺条件对制备产物的影响。
在沉淀法中,研究了反应温度、反应浓度、反应时间、加料方式和煅烧温度对产物的影响。
由实验结果可知,随着反应温度的升高、反应浓度的增大,产物粒径都逐渐减小;随着反应时间的延长,颗粒粒径则逐渐增大;逐渐滴加钛酸丁酯醇溶液时,所得颗粒粒径较大,结晶度较好;随着煅烧温度的升高,颗粒粒径逐渐增大,纯度逐渐提高,在此基础上确定了实验的最佳条件:反应温度为85℃,反应浓度为1.0 mol/L,逐滴加入钛酸丁酯醇溶液,反应1.5h后干燥的粉体在850℃下煅烧2h。
在溶胶-凝胶法中,研究了pH值、反应温度、醇盐浓度和煅烧温度对产物的影响。
由实验可知,随着pH值的增大,凝胶时间逐渐缩短,粉体粒径先减小后增大;随着温度的升高,凝胶时间逐渐缩短,粒径则逐渐增大;随着醇盐浓度的增大,凝胶时间逐渐缩短,粒径则先增大后减小;煅烧温度达到700℃时,可以得到纯度很高的钛酸钡粉体,温度继续升高,粒径增大,在此基础上确定了实验的最佳条件:pH值为4、反应温度为50℃左右、醇盐浓度为 1.0mol/L下制备出凝胶,700℃下将凝胶煅烧2h。
三维多孔核壳结构PdNi@Au催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化
三维多孔核壳结构PdNi@Au催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化李家辉;秦梦寒;张洁;杜仪;孙冬梅;唐亚文【摘要】以K2PdCl4/K2Ni(CN)4为前驱体制备了具有凝胶特性的氰胶(Cyanogels),利用硼氢化钠还原氰胶得到三维多孔珊瑚状PdNi合金前驱体,在此基础上通过原位Galvanic置换反应,制备得到内核为PdNi合金、表面具有不同厚度Au层的三维多孔PdNi@Au催化剂.X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)观测结果显示,该三维网状结构由粒径约7 nm的纳米颗粒相互连接形成;能量分散光谱(EDX)线性扫描和元素分布(Mapping)分析显示该催化剂具有典型的核壳结构.电化学测试结果表明,表面Au层的厚度影响PdNi@Au催化剂的性能,当Au的含量(摩尔分数)为5.6%时,催化剂显示出对甲酸最佳的电催化活性,对甲酸电催化氧化的峰电流密度达到商业化铂黑催化剂的7.2倍.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2019(040)005【总页数】7页(P988-994)【关键词】钯基催化剂;Galvanic置换反应;甲酸电催化氧化【作者】李家辉;秦梦寒;张洁;杜仪;孙冬梅;唐亚文【作者单位】江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023;江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023;江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023;江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023;江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023;江苏省新型动力电池重点实验室,南京师范大学化学与材料科学学院,南京210023【正文语种】中文【中图分类】O646金(Au)基纳米材料因独特的物理化学特性而在催化、传感、医疗诊断及光学领域具有潜在的应用价值[1~5].其形貌、尺寸和晶体结构对其物理化学性质影响显著.处于纳米尺度的Au显示出特殊的物理化学性质,因此,许多研究者致力于Au基纳米材料的可控合成[6,7].迄今,不同维度和形状的Au纳米材料已被合成出来,如一维的Au纳米线[8,9]、纳米棒[10,11]; 二维的纳米片[12]、纳米带[13,14]; 三维的纳米珊瑚[3,15]、纳米花[16,17]、纳米星[18]、树状纳米晶[19]等.其中,三维多孔Au基材料由于含有较多的孔洞和孔隙率、较大的比表面积、丰富的缺陷原子和稳定的互联结构,使其兼具结构材料和功能材料特点,其合成方法也受到了研究者们越来越多的关注[20,21].目前,三维多孔Au基纳米材料的合成方法有模板法[22]、去合金法[23]及电化学方法[24]等.Xu等[25]通过将AgAu合金浸渍在一定浓度硝酸中除去合金中的Ag制备了纳米多孔金,并将其应用于CO的低温氧化.Liu等[26]发现,超细网状金纳米线在一定实验条件下能发生自组装进而生成纳米多孔金薄膜,并将其用于单分子的检测.Kafi等[27]通过简单的水热法在Ti基底上直接生长了三维多孔的Au纳米网络,其多孔结构能够提供较大的比表面积,因而成为生物大分子的良好载体.研究发现,由于Au和Pd原子之间的电子耦合和协同效应,Au的引入可以提高Pd对甲酸的电催化氧化活性和稳定性[28~30].本文通过氰胶路径制备得到三维网状结构的PdNi合金,并通过原位Galvanic置换反应制备出了外层具有不同厚度Au 的三维多孔核壳结构催化剂(PdNi@Au),研究了该催化剂对甲酸的电催化氧化性能.1 实验部分1.1 试剂与仪器氯亚钯酸钾及氯金酸购于上海笛柏化学品技术有限公司; 镍氰化钾和Nafion溶液购于美国Sigma Aldrich公司; 甲酸购于西陇科学股份有限公司; 钯黑购于上海河森电器有限公司; 硫酸购于国药集团化学试剂有限公司; 硼氢化钠购于上海阿拉丁生物科技股份有限公司.所用试剂均为分析纯.D/max-Rc型X射线衍射仪(日本理学公司,CuKα射线,λ=0.154056 nm,测试电压40 kV,测试电流100 mA); 场发射电子扫描显微镜(SEM,Hitachi S5500,日本日立公司); JEM-2100F型透射电子显微镜(TEM,日本电子株式会社,加速电压为200 kV); X射线光电子能谱仪(XPS,ESCALAB 250,美国Thermo VG Scientific公司,真空度为10-6Pa,结合能以C1s284.6 eV为标准进行校正).1.2 催化剂的制备在超声条件下,向2 mL 0.05 mol/L K2PdCl4溶液中加入1 mL 0.05 mol/LK2Ni(CN)4溶液,室温静置5 min,形成黄色果冻状氰胶后滴加6 mL 0.05 g/mL的NaBH4溶液.室温反应6 h后离心洗涤,于40 ℃真空干燥,即制得三维网状PdNi合金.称取PdNi合金10 mg,加入20 mL水,超声,分别加入0.05,0.1,0.2和0.3 mL 0.0486 mol/L的HAuCl4,于30 ℃反应6 h后离心洗涤,于40 ℃真空干燥.4种产物中Au的含量(摩尔分数)分别为2.8%,5.6%,11.2%和16.8%,分别命名为***********,***********,************以及************.1.3 电化学测试电化学测试采用传统的三电极体系,以Pt丝为辅助电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极.工作电极制备如下: 将10 mg催化剂加入5 mL 去离子水中,超声30 min.移取6 μL悬浊液,滴涂至直径为3 mm的玻碳电极表面,室温干燥后,在催化剂层上滴涂2 μL 5.0%(质量分数)的Nafion溶液,再次干燥后即得到工作电极.电化学测试前向溶液中通15 min氮气以去除溶解氧.电化学测试在CHI 760D电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)上进行,扫描速率为50 mV/s,测试温度为(30±1) ℃.2 结果与讨论2.1 催化剂的制备与表征Scheme 1是PdNi@Au催化剂的合成示意图.K2PdCl4和K2Ni(CN)4能够在常温下聚合形成氰胶(一种具有凝胶特性的黄色双金属无机高分子聚合物)[Scheme 1(A)].结构示意图显示出氰胶中的金属物种集中在三维骨架上,还原生成的金属核沿氰胶骨架相互连接而形成三维结构的PdNi纳米聚集体[Scheme 1(B)].利用该三维纳米聚集体作为前驱体,加入HAuCl4后,Au(Ⅲ)与PdNi合金之间发生Galvanic置换反应,形成内层为PdNi合金,表面为Au的三维多孔核壳结构[(PdNi@Au,Scheme 1(C)].由于3种金属的金属活动性顺序为Ni>Pd>Au,当向PdNi合金中加入HAuCl4时,Au(Ⅲ)会首先置换Ni原子,当Ni原子反应完后,Au(Ⅲ)会继续置换Pd原子.紫外光谱(图1)显示,随着反应时间的延长,HAuCl4在230 nm处的特征吸收峰逐渐降低,当反应进行135 min后,HAuCl4的特征吸收峰强度不再变化,显示出Au(Ⅲ)已经完全被取代************催化剂的EDX测试结果(图2)表明,催化剂中Au的含量与理论值相符.Scheme 1 Synthetic routes of PdNi@Au catalyst(A) Orange jelly-like PdNi cyanogel and its ball-stick model; (B) photograph of 3D porous PdNi alloy with network structure;(C) schematic diagram of PdNi@Au catalyst.Fig.1 UV spectroscopy of reaction system at different time************************************(B)Fig.3TypicalSEM(A),TEM(B)andHRTEM(C)*************************** The insets in (B) and (C) are corresponding SAED pattern and the outer Au layer,respectively.******************************************************* corresponding HRTEM image of the EDX line scanning test region.Fig.5HAADF-STEMimage(A)********************************** catalyst(B—E) (B) Ni; (C) Pd; (D) Au; (E) overlap.图3(A)为***********催化剂的SEM照片.可以看出,***********催化剂的形貌是具有多级孔洞的珊瑚状结构,非常有利于燃料分子的传输、CO2分子的释放及电子的传递[31,32].图3(B)和(C)为***********的TEM照片.可看出三维网状结构中存在许多大小不一的孔洞[图3(B)中红色虚线标出处],与SEM照片一致.选区电子衍射[SAED,图3(B)插图]证明***********催化剂为多晶结构.HRTEM[图3(C)]进一步显示,***********催化剂的三维网状结构是由粒径约7 nm的金属纳米粒子构成,由于Au覆盖在纳米粒子的表面,因此很容易观察到Au的晶格条纹,同时,在局部也能观察到Pd的晶格条纹,这一方面证明了***********催化剂具有核壳结构,同时也表明Au层在Pd金属外面的包裹非常薄,其厚度为1~2 nm[图3(C)插图].能量色散光谱(EDX)线性扫描(图4)也证明***********催化剂是外部富Au,内部富Pd,Ni的核壳结构.HAADF-STEM照片[图5(A)]表明此材料呈多孔珊瑚结构,与SEM及HRTEM表征结果一致.EDX-mapping图[图5(B)~(E)]中,Au元素的分布面积最大,镍元素的分布面积最小,这进一步证明了***********催化剂的核壳结构.图6为催化剂的XRD谱图.6种催化剂均为面心立方(fcc)晶体结构.与纯Pd的标准卡片(JCPDSNo.46-1043)对比可以看出,Ni的引入导致Pd的衍射峰位置正移,这证明了PdNi合金的生成.随着Au含量的增加,***********,PdNi@Au-5.6,************和************催化剂中Au的衍射峰强度逐渐增强,表明催化剂表层Au的厚度不断增加.Fig.6 XRD patterns of different catalysts***********催化剂的XPS谱图[图7(A)]显示样品中有Pd,Ni,Au 3种元素存在,与EDX结果一致.图7(B)和(C)分别为Pd和Au在Pd3d及Au4f区域的XPS谱.其中,Pd3d区域的2个峰分别位于335.38 eV(Pd3d5/2)和340.68 eV(Pd3d3/2)处,对应Pd0特征峰; Au4f区域的2个峰分别位于83.96 eV(Au4f7/2)和87.646 eV(Au4f5/2)处,对应Au0特征峰,证明了Pd和Au主要以零价态形式存在.与纯Pd 和纯Au相比,***********催化剂中Pd和Au的结合能都有所偏移,这说明Pd 和Au之间发生了电子间相互作用[33].****************************(A)Fullscan;(B)Pd3dregion;(D)Au4fregion.2.2 对甲酸氧化的催化性能图8(A)是催化剂在氮气饱和的0.5 mol/L H2SO4中的循环伏安(CV)曲线.可以看到,正向扫描时在0.45~0.96 V范围内出现的峰是Pd的氧化峰,反向扫描时Pd的氧化物/氢氧化物在0.5 V 附近被还原.由于Pd对氢有吸附作用,只能通过积分Pd 氧化物的还原峰来计算电化学活性面积(ECSA).计算结果表明,***********催化剂的ECSA为30.92 m2/g PdAu,与PdNi合金催化剂(30.43 m2/g Pd)接近,约为Pd黑催化剂(10.37 m2/g Pd)的3倍,这可能是由于前二者均具有三维多孔珊瑚状结构所致.Fig.8 CV curves of different catalysts in N2-saturated 0.5 mol/LH2SO4(A)and in N2-saturated 0.5 mol/L H2SO4+0.1 mol/L HCOOH(B)Inset in (B) is corresponding Tafel plots.图8(B)是催化剂在氮气饱和的0.5 mol/L H2SO4+ 0.1 mol/L HCOOH中的CV曲线.甲酸在***********催化剂上氧化的峰电流达到了235.62 A/g PdAu,分别是PdNi合金和Pd黑的1.4倍(164.16 A/g Pd)和7.2倍(32.69 A/g Pd),这可能是由于Au掺杂导致Pd电子结构改变造成的,Hu等[34]的研究也证明了这一点.Tafel 曲线[图8(B)插图]显示,在同样的输出电流密度下,***********催化剂极化过电位最小,这表明Au能促进甲酸在Pd催化剂上氧化的动力学过程.图9(A)为催化剂的计时电流曲线.可以看出,与PdNi合金和Pd黑催化剂相比,***********拥有更高的催化活性和稳定性,这可能是由于三维网状的多孔结构提供了更多的活性位点,提升了催化剂的催化活性; 同时Au的引入促进了催化剂表面活性含氧基团的生成,因而提高了催化剂的稳定性[35].CO溶出伏安测试[图9(B)]显示,CO在***********催化剂上的起始氧化电位与PdNi和Pd黑相比分别负移了56和104 mV,峰电位分别负移了37和44 mV,这说明***********催化剂能在更低的电位下氧化CO,具有更好的抗毒化性能.Fig.9 Chronoamperometry curves at 0 V for 3000 s in N2-saturated 0.5 mol/L H2SO4+0.1 mol/L HCOOH(A)and CO-stripping voltammograms in N2-saturated 0.5 mol/L H2SO4(B)of different catalystsFig.10 CV curves of different catalysts in N2-saturated 0.5 mol/L H2SO4+ 0.1 mol/L HCOOH solution(A)and histogram of mass-normalized peak currentfordifferentcatalysts(B)*************;*************;**************;**************.Au含量对PdNi@Au催化剂性能的影响如图10所示.可见,随着HAuCl4的加入,催化剂对甲酸氧化的电催化性能明显提升,这说明Au能够提升Pd金属催化剂对甲酸氧化的电催化性能.理论上,单原子层的金能得到最佳的电子相互作用及最佳的催化性能,然而,实际制备很难得到均一分布的单层Au原子.研究结果显示,当催化剂中Au的含量为5.6%,表面Au层厚度为1~2 nm时,PdNi@Au性能最佳,其催化甲酸氧化的峰电流密度达到235.62 A/g PdAu,然而当Au含量进一步增加时,Pd表面的Au层厚度随之增加,这可能会封闭Pd的表面活性位点,抑制甲酸在Pd表面的吸附,因此加入过量的Au反而降低了Pd对甲酸的电催化氧化活性.3 结论通过还原K2PdCl4/K2Ni(CN)4氰胶制备了三维多孔珊瑚状PdNi前驱体,在此基础上通过原位Galvanic置换反应制备得到一系列不同Au含量的PdNi@Au核壳催化剂.电化学测试结果表明,Au能够有效促进Pd金属催化剂对甲酸的电催化氧化活性和稳定性; 当Pd金属催化剂表面Au层厚度为1~2 nm时,催化剂性能最佳. 参考文献【相关文献】[1] Au L.,Chen Y.,Zhou F.,Camargo P.H.C.,Lim B.,Li Z.Y.,Ginger D.S.,Xia Y.N.,Nano Res.,2008,1(6),441—449[2] Jiang T.T.,Song J.L.Q.,Zhang W.T.,Wang H.,Li X.D.,Xia R.X.,Zhu L.X.,Xu X.L.,ACSAppl.Mater.Interfaces,2015,7(39),21985—21994[3] Liu Z.Y.,Fu G.T.,Tang Y.W.,Sun D.M.,Chen Y.,LuT.H.,m.,2014,16(36),8576—8581[4] Geetha B.R.,Muthoosamy K.,Zhou M.F.,Ashokkumar M.,Huang N.M.,ManickamS.,Biosens.Bioelectron.,2017,87,622—629[5] Wu H.X.,Wang P.,He H.L.,Jin Y.D.,Nano Res.,2012,5(2),135—144[6] Liu X.L.,Liang S.,Nan F.,Yang Z.J.,Yu X.F.,Zhou L.,Hao Z.H.,WangQ.Q.,Nanoscale,2013,5(12),5368—5374[7] Lang X.Y.,Yuan H.T.,Iwasa Y.,Chen M.W.,Scr.Mater.,2011,64(9),923—926[8] Jiang X.,Qiu X.Y.,Fu G.T.,Sun J.Z.,Huang Z.N.,Sun D.M.,Xu L.,Zhou J.C.,TangY.W.,J.Mater.Chem.A,2018,6(36),17682—17687[9] Zhu W.L.,Zhang Y.J.,Zhang H.Y.,Lv H.F.,Li Q.,Michalsky R.,Peterson A.A.,SunS.H.,J.Am.Chem.Soc.,2014,136(46),16132—16135[10] Ye X.C.,Gao Y.Z.,Chen J.,Reifsnyder D.C.,Zheng C.,Murray C.B.,NanoLett.,2013,13(5),2163—2171[11] Garg N.,Scholl C.,Mohanty A.,Jin R.C.,Langmuir,2010,26(12),10271—10276[12] Li Y.Q.,Zhu Q.,Xiao Z.L.,Lv C.Z.,Feng Z.M.,Yin Y.L.,Cao Z.,Chem.J.Chinese Universities,2018,39(4),636—644(李雨晴,朱钦,肖忠良,吕超志,冯泽猛,印遇龙,曹忠.高等学校化学学报,2018,39(4),636—644)[13] Zhao N.N.,Wei Y.,Sun N.J.,Chen Q.,Bai J.W.,Zhou L.P.,Qin Y.,Li M.X.,QiL.M.,Langmuir,2008,24(3),991—998[14] Zhang R.Y.,Hummelgard M.,Olin H.,PLoS One,2012,7(1),e30469[15] Hu J.,Gan Q.M.,Zhang Y.L.,Ren B.,Li Y.J.,Mater.Chem.Phys.,2015,163,529—536[16] Xie J.P.,Zhang Q.B.,Lee J.Y.,Wang D.I.C.,ACS Nano,2008,2(12),2473—2480[17] Li S.N.,Zhang L.Y.,Wang T.T.,Li L.,Wang C.G.,SuZ.M.,mun.,2015,51(76),14338—14341[18] Lee K.Y.,Kim M.,Noh J.S.,Choi H.C.,Lee W.,J.Mater.Chem.A,2013,1(44),13890—13895[19] Wang L.,Imura M.,Yamauchi Y.,m.,2012,14(22),7594—7599[20] Ke X.,Li Z.H.,Gan L.,Zhao J.,Cui G.F.,Kellogg W.,Matera D.,Higgins D.,WuG.,Electrochim.Acta,2015,170,337—342[21] Ke X.,Xu Y.T.,Yu C.C.,Zhao J.,Cui G.F.,Higgins D.,Chen Z.W.,Li Q.,Xu H.,WuG.,J.Mater.Chem.A,2014,2(39),16474—16479[22] Zhong S.L.,Zhuang J.Y.,Yang D.P.,Tang D.P.,Biosens.Bioelectron.,2017,96,26—32[23] Ke X.,Xu Y.T.,Yu C.C.,Zhao J.,Cui G.F.,Higgins D.,Li Q.,Wu G.,J.PowerSources,2014,269,461—465[24] El-Said W.A.,Lee J.H.,Oh B.K.,Choi J.W.,mun.,2010,12(12),1756—1759[25] Xu C.X.,Su J.X.,Xu X.H.,Liu P.P.,Zhao H.J.,Tian F.,DingY.,J.Am.Chem.Soc.,2007,129(1),42—43[26] Liu R.,Liu J.F.,Zhou X.X.,Sun M.T.,Jiang G.B.,Anal.Chem.,2011,83(23),9131—9137[27] Kafi A.K.M.,Ahmadalinezhad A.,Wang J.P.,Thomas D.F.,Chen A.C.,Biosens-Bioelectron.,2010,25(11),2458—2463[28] Zhang G.J.,Wang Y.N.,Wang X.,Chen Y.,Zhou Y.M.,Tang Y.W.,Lu L.D.,Bao J.C.,LuT.H.,Appl.Catal.B:Environ.,2011,102(3),614—619[29] Szumeda T.,Drelinkiewicz A.,Lalik E.,Kosydar R.,Duraczyńska D.,GurgulJ.,Appl.Catal.B:Environ.,2018,221,393—405[30] Yuan T.,Chen H.Y.,Ma X.H.,Feng J.J.,Yuan P.X.,Wang A.J.,J.Colloid InterfaceSci.,2018,513,324—330[31] Huang T.,Moon S.K.,Lee J.M.,Sustainable Energy Fuels,2017,1(3),450—457[32] Sun D.D.,Si L.,Fu G.T.,Liu C.,Sun D.M.,Chen Y.,Tang Y.W.,Lu T.H.,J.PowerSources,2015,280,141—146[33] Wang Y.X.,Xiong Z.,Xia Y.Z.,RSC Adv.,2017,7(64),40462—40469[34] Hu S.Z.,Scudiero L.,Ha S.,mun.,2014,38,107—109[35] Maiyalagan T.,Wang X.,Manthiram A.,RSC Adv.,2014,4(8),4028—4033。
核壳结构三元锂离子电池正极材料研究进展
核壳结构三元锂离子电池正极材料研究进展
李佳玮;厉英;孔亚州
【期刊名称】《材料导报:纳米与新材料专辑》
【年(卷),期】2016(030)001
【摘要】核壳结构三元锂离子电池正极材料由高比容量的内核与高稳定性的外壳组成,因其兼具容量高与循环稳定性好等优点,受到研究者与工业界的广泛关注。
从三元壳核正极材料的结构类型和制备方法两方面进行综述,并对其商业化应用前景进行了展望和评价。
【总页数】4页(P187-190)
【作者】李佳玮;厉英;孔亚州
【作者单位】东北大学冶金学院,沈阳110819
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
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随着科学技术的快速发展,人们对功能型器件的要求越来越高,多铁性材料由于同时具有铁磁性能和铁电性能,并且能够通过两者的耦合协同作用,赋予材料新的发展潜力使其在存储器、传感器、转换器等多功能电子器件中具有很大的应用价值。
目前具有多铁性的单相体系较少,比较理想的只有铁酸铋,但其铁电性和铁磁性非常弱,为了改善多铁性,本研究采用具有较好铁电性的钛酸钡和较好铁磁性的铁酸钴,将二者制备成核壳结构,以提高材料的多铁性。
目前研究CoFe2O4/BaTiO3核壳结构多铁性材料的报道较少。
本文将首先通过沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁电相钛酸钡、化学共沉淀法制备铁磁相铁酸钴,然后在此基础上通过溶胶-凝胶法和表面沉积法以铁磁相为核、铁电相为壳合成出具有核壳结构的CoFe2O4/BaTiO3多铁性复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和铁电测试仪等手段研究材料的组分、微形貌、铁磁性和铁电性能。
采用沉淀法和溶胶-凝胶法制备BaTiO3,研究不同工艺条件对制备产物的影响。
在沉淀法中,研究了反应温度、反应浓度、反应时间、加料方式和煅烧温度对产物的影响。
由实验结果可知,随着反应温度的升高、反应浓度的增大,产物粒径都逐渐减小;随着反应时间的延长,颗粒粒径则逐渐增大;逐渐滴加钛酸丁酯醇溶液时,所得颗粒粒径较大,结晶度较好;随着煅烧温度的升高,颗粒粒径逐渐增大,纯度逐渐提高,在此基础上确定了实验的最佳条件:反应温度为85℃,反应浓度为1.0 mol/L,逐滴加入钛酸丁酯醇溶液,反应1.5h后干
燥的粉体在850℃下煅烧2h。
在溶胶-凝胶法中,研究了pH值、反应温度、醇盐浓度和煅烧温度对产物的影响。
由实验可知,随着pH值的增大,凝胶时间逐渐缩短,粉体粒径先减小后增大;随着温度的升高,凝胶时间逐渐缩短,粒径则逐渐增大;随着醇盐浓度的增大,凝胶时间逐渐缩短,粒径则先增大后减小;煅烧温度达到700℃时,可以得到纯度很高的钛酸钡粉体,温度继续升高,粒径增大,在此基础上确定了实验的最佳条件:pH值为4、反应温度为50℃左右、醇盐浓度为 1.0mol/L下制备出凝胶,700℃下将凝胶煅烧2h。
CoFe2O4是一种性能优良的软磁材料,其突出特点是具有较高的磁晶各向异性常数(室温下为2.7×105 J·m3)、较高的矫顽力(室温下达到3.4×105 A·m-1)、温和的磁饱和强度(72A·m2·kg-1)。
本文采用共沉淀法制备出了铁酸钻粉体,研究了反应温度、反应时间、反应浓度、加料方式等条件对粉体粒径的影响。
实验结果表明,随着温度的升高和反应时间的延长,产物的粒径逐渐增大;随着反应浓度的增大,粒径则逐渐减小;迅速倒入沉淀剂时得到的粉体粒径更小,在此基础上得到了制各CoFe2O4粉体的最佳实验条件:反应温度为80℃、反应30min、沉淀剂浓度为5 mol/L迅速倒入,可制得纯度很高的纳米级粉体。
在前面两部分的实验基础上,通过表面沉积法和溶胶-凝胶法制备核壳结构CoFe2O4/BaTiO3多铁性复合粉体。
通过XRD分析,两种方法都能得到BaTiO3和CoFe2O4的复合相,且纯度很高。
TEM表明两种方法制备的粉体都有团聚现象,颗粒粒径属于纳米级别,并初步
确定其属于核壳结构。
利用VSM和铁电测试仪分别对溶胶-凝胶法、表面沉积法和机械混合法制备的陶瓷粉体进行了铁磁性能和铁电性能的检测,结果表明溶胶-凝胶法制备的粉体铁磁性能和铁电性能最好,其Ms和Mr分别达到18.13 emu/g和3.52 emu/g,Ps和Pr分别达到44.1μC/cm2和41.8μC/cm2,而表面沉积法和机械混合法的Ps 和Pr分别为3.8μC/cm2、1.5μC/cm2和0.54μC/cm2、0.98μC/cm2。