分级的多孔磁性微纳米超结构的溶液法构筑、性能和应用

分级的多孔微纳米材料因具有质轻、表面积大等特点而在电池、催化剂和环境工程等领域呈现出广泛的应用前景，成为目前科学研究的热点之一。.本课题为克服现有合成分级多孔微纳米材料的方法繁琐或苛刻的缺点，拟用含N、O等原子的表面活性剂或有机溶剂作结构指导试剂，运用温和的水热/溶剂热路线，在简单溶液体系中原位构筑分级的多孔金属、氧化物及复合材料等磁性微纳米超结构。通过调节反应物组成、pH、温度和时间、表面活性剂种类和用量、溶剂种类与配比等，探索溶液法构筑特定组成、形貌、尺寸和孔径的分级多孔磁性微纳米超结构的最佳条件和一般规律。研究目标产物的磁性、重金属吸附、光催化降解、电化学、催化及吸波性能。探索其在重金属吸附、催化剂和吸波材料等领域的可能应用。.该项目的实施，将丰富分级多孔磁性微纳米超结构的制备技术，降低生产应用成本，并获得有自主产权的新型吸附剂、催化剂或吸波材料，对环保、化工生产和国防都有重要意义。

分级多孔的磁性微纳米超结构具有质轻、比表面积大等特点，在电池、催化剂和环境工程等领域有广泛的应用前景，已成为目前科学研究的热点之一。本项目以廉价、易得的反应物为原料，运用简单的水热/溶剂热、电沉积等溶液路线，通过调节反应的温度、时间、表面活性剂的种类和用量、溶剂的种类和配比等参数，成功地合成了不同组成、尺寸和形貌的磁性金属、磁性金属氧化物等复合超结构，如花状的Ni-NiO纳米微结构、海胆状Ni@NixPy纳米结构、多孔磁性的Ni/alpha-Ni(OH)2、Ni/beta-Ni(OH)2超结构、多孔的SnO2-Co3O4和Co3O4纳米立方块、树枝状分形的Cu-M(M = Fe, Co, Ni)超结构等。弄清了反应参数在各目标产物合成中的作用；初步掌握了通过简单温和的液相路线合成上述目标产物的最优条件和一般规律。探究了各目标产物在有机小分子的光催化降解、芳香族硝基化合物的催化还原、重金属离子的吸附移除及甲醇、对苯二酚、邻苯二酚和葡萄糖的电化学检测等领域的应用。如通过溶剂热-热解技术制备了花状Ni-NiO磁性超结构，揭示了硫酸根离子和DMF在花状前躯体形成中起的重要作用；发现Ni-NiO纳米超结构在碱性溶液中能被用作甲醇催化氧化的催化剂；在过量的NaBH4溶液中呈现出极好的催化还原对硝基苯酚的能力，为工业应用提供了新的催化剂选择。通过调节乙二醇和DMF的配比、添加表面活性剂和反应时间等参数成功实现了多孔磁性的Ni/alpha-Ni(OH)2、Ni/beta-Ni(OH)2的控制合成，发现合适的DMF和CTAB用量分别在Ni/alpha-Ni(OH)2、Ni/beta-Ni(OH)的形成过程中起决定性作用。且所得磁性Ni/alpha-Ni(OH)2超结构对Pb2+、Cu2+离子有选择性的吸附；Ni/beta-Ni(OH) 超结构在磷酸缓冲溶液(pH7.0)中展现优良的电化学性能，可被制成电化学传感器用于对苯二酚、邻苯二酚和葡萄糖的检测。