氧化鋁等無機空心/多孔材料在吸附､催化､電池及能源材料領域的潛在應用：
(1)針對正常介孔材料的孔道狹窄､孔容較小的問題,根據溶解度調變原理,采用界面自組裝法,通過改變原料或改變溶劑,不外加模闆劑,探索便捷地構築高比表面積的多孔氧化鋁和氧化鎂｡
探究多孔氧化鋁和氧化鎂的形成機理,并對所構築的多孔氧化鋁和氧化鎂的染料吸附性能進行評價｡
(2)為提高氧化鋁的純度和孔容,減小其粒徑,本文提出噴霧水解政策,嘗試以異丙醇鋁為原料構築大孔容高純納米氧化鋁｡
考察前驅體制備條件與煅燒溫度對氧化鋁産品的晶相､孔容､比表面積和孔道的影響,并對所得多孔氧化鋁在水相中吸附性能等進行表征和評價｡
(3)為了構築氧化鋁空心球,并解決金屬氧化物空心結構的普适性構築問題,基于噴霧水解政策,提出噴霧沉澱法｡
結合溶解度調變原理和超聲霧化技術,嘗試在室溫下用金屬無機鹽氣溶膠液滴在含有堿性物質的乙醇中構築空心/多孔結構,以期擷取系列高比表面積和大孔容的金屬氧化物｡
嘗試揭示此制備過程的機理,并實作産品的分級結構群組分的調控｡
(4)為了實作批量制備大孔容多孔氧化鋁,在上述研究基礎上,設計并搭建氣動式霧化系統｡嘗試以硫酸鋁為鋁源,進行可批量構築多孔氧化鋁的實驗,考察鍛燒溫度､晶化時間和晶化溫度等工藝參數對産品結構的影響｡
并用剛果紅為探針,對所制備的多孔氧化鋁的吸附性能進行評價分析｡
界面自組裝法構築氧化鋁等多孔金屬氧化物：
利用基本結構單元之間的非共價鍵互相作用,自組裝過程被廣泛用于構築具有特定結構和功能的多孔金屬氧化物,并發揮了重要作用｡
傳統的高比表面積金屬氧化物大多是在高溫高壓下,采用模闆輔助制備,但模闆的後續處理較為複雜｡自組裝法的優勢在于可不添加模闆劑,制備具有規則形貌和大孔徑的多孔金屬氧化物;且具有一定的規模化應用潛力和成本優勢｡
例如,Huang等以三水鋁石為鋁源,在乙醇溶劑中,經自組裝途徑構築了繡球狀勃姆石,再經550°C熱處理擷取了比表面積為153m2/g,平均孔徑超過18nm的繡球狀介孔氧化鋁｡
但在液相體系中,不使用有機原料､有機溶劑或外加模闆劑,通常難以獲得兼具高比表面積(>300m2/g)和大孔容(>1.0cm3/g)的多孔氧化鋁｡有鑒于此,此章基于溶解度調變原理,以碳酸铵為沉澱劑,通過氣-液界面自組裝過程制備出高比表面積的多孔氧化鋁和氧化鎂花球,并分析了前驅體的組裝機理和結構調控｡
選用剛果紅(CR)作為大分子模型污染物,測評了所得多孔氧化鋁和氧化鎂對水體中剛果紅的吸附性能,并探究了相關吸附機理｡
樣品的表征與測試：
(1)X射線衍射(XRD)測試本文采用日本理學株式會社的D/Max2400和UltimaIV型X射線衍射儀擷取分析材料的物相圖譜,射線源均為Cu靶,掃描範圍20控制在5°到80°｡
(2)掃描電子顯微鏡(SEM)表征本文采用捷克泰思肯公司的TESCANVEGA3LHM型掃描電鏡觀測所得粉體樣品的形貌結構｡
粉體固定在粘貼在導電膠後,噴金處理120秒左右｡鎢燈絲掃描電鏡的操作電壓均為20kV,真空下擷取SEM資料｡
(3)透射電子顯微鏡(TEM)表征采用日本電子株式會社的JEM-2100F型透射電鏡或者美國賽默飛公司的Tecnai-F30型透射電鏡觀測所得樣品的微觀結構｡
樣品由碳膜支撐,測試的加速電壓為200kV｡
(4)熱重分析-差示掃描量熱(TGA-DSC)測試本文使用瑞士METTLER公司的TGA-DSC3+同步熱分析儀對樣品進行熱分解行為研究｡
每次測試均取約l〇mg樣品放置于氧化鋁陶瓷坩埚中,均在空氣氣氛下進行,流量設定為50mL/min,測試溫度從室溫開始｡
(5)電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)測試微量金屬離子濃度使用美國珀金埃爾默公司的PerkinElmerOPTIMA2000DV型ICP儀定量｡
(6)紫外-可見吸收光譜測試有機染料水溶液的紫外-可見吸收光譜測試記錄于日本HITACHI公司的U-4100UV/Vis/NIR分光光度計,測試的波長區間為300-700nm,并基于波長在500nm吸光度,标定溶液中剛果紅(CR)的濃度｡
