介孔氧化锆及其与纳米碳复合材料的制备与表征

备方法未经后处理得到的介孔氧化锆热稳定性较差,高温处理去除模板剂时导致孔壁坍塌唧l,因此,探索简便快速、廉价的高热稳定性介孔氧化锆的合成方法具有重要的实际应用价值。纳米氧化锆材料及其介孔氧化锆材料的导电性能较差,且在合成过程中易产生团聚现象,限制了其在一些重要领域中的应用。碳纳米管、石墨烯分别作为一种新型的一维纳米材料和二维纳米材料因其优异的电学、力学、热学、光学性能被认为是提高金属氧化物性能的优良载体,将碳纳米管、石墨烯与氧化锆结合,可以显著6第一章引言提高氧化锆材料的导电性能,同时,碳纳米管和石墨烯可作为载体进一步分散氧化锆材料纳米颗粒,有望获得具有优异性能的氧化锆/碳纳米管一维复合材料和氧化锆/石墨烯二维复合材料,并在传感器、场发射、场效应晶体管器件、超级电容器、储氢材料等众多方向有着潜在应用前景。这对于拓宽氧化锆纳米材料的应用范围,丰富纳米材料合成途径有深远意义。本文主要包括三部分研究内容。(1)表面活性剂模板法合成高热稳定性介孔氧化锆材料利用阴离子表面活性剂作模板,通过水热均匀沉淀途径成功合成了具有高热稳定性的介孔氧化锆。该方法用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为介孔结构的导向剂,又利用其含S基团的特点在煅烧后起到了稳定剂的作用。并采用多种测试手段对样品性能进行了表征分析。(2)介孔氧化锆/碳纳米管复合材料的合成及性能表征利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构导向剂,通过水热途径成功合成了介孔氧化锆/l羰纳米管复合材料,并采用多种测试手段对样品性能进行了表征分析。(3)氧化锆/石墨烯复合材料的合成及性能表征利用硫化钠(Na2S)在水一异丙醇溶液中水解产生的OH’作为Zr4+沉淀剂,同时利用其在水解过程中产生的HS’、H2S作为氧化石墨烯的还原剂,通过一步法并经水热处理制备得到氧化锆/石墨烯复合材料,并采用多种测试手段对样品性能进行了表征分析。7