过渡金属元素M(M=Fe、Co、Ni)掺杂ZnMn2O4纳米晶体的合成及性能研究
批准号:
51472033
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
范东宇
依托单位:
学科分类:
E0201.人工晶体与玻璃材料
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘文军、吴真平、黄凯、梁策、黄龙刚、徐新、黄平、周彦飞
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中文摘要
本项目采用水热和油浴合成法,以乙酰丙酮锌、乙酰丙酮锰以及过渡金属M(M=Fe、Co、Ni)氯化物为初始反应物,通过控制有机模板剂的种类与加入量、反应物的浓度与种类、反应时间和温度,可控合成过渡金属M(M=Fe、Co、Ni)掺杂的ZnMn2O4正尖晶石型纳米晶体,并全面表征这些纳米晶体的形貌、尺寸、锌/锰原子比、掺杂金属的种类与浓度、纳米晶的微观结构、氧还原活性以及光催化特性。进一步优化合成工艺,研究掺杂机理,实现多种过渡金属离子M2+和M3+(M=Fe、Co、Ni)分别在ZnMn2O4纳米晶体Zn2+位和Mn3+位可控掺杂,获得纳米晶的微观结构、掺杂金属的种类与浓度、锌/锰原子比与氧还原活性以及光催化特性之间的内在规律,拓宽人们对ZnMn2O4纳米晶体的认识,提高其在科学技术领域的应用价值。
英文摘要
By adopting hydrothermal and oil bath methods, through parameter optimization including control of type and addition of organic templates, concentration and type of reactants, reaction time and temperature, the controllable synthesis of various transition metal M (M=Fe、Co、Ni) doped ZnMn2O4 spinel nanocrystals will be realized by using acetyl acetone zinc, acetyl acetone manganese and metal M (M=Fe、Co、Ni) chloride as starting materials.The morphologies, size, atomic ratio of Zn/Mn, variety and concentration of doping metals, microstructures, oxygen reduction activity and phtocatalytic properties of the as-prepared nanocrystals will be characterized in detail. Through systematically optimizing the synthetic process and studying the doping mechanism, controllable doping of various transition metal ions M2+ and M3+ (M=Fe、Co、Ni) in Zn2+ and Mn3+ positions of ZnMn2O4 nanocrystals will be realized. Moreover, inherent laws of the microstructure of nanocrystals, variety and concentration of doping metals, atomic ratio of Zn/Mn, oxygen reduction activity and photocatalytic properties will be obtained. These research results will broaden the understanding on the ZnMn2O4 nanocrystals and further increase the application value of the ZnMn2O4 nanocrystals in science and technology fields.
项目已通过以下三个方面来研究与调控ZnMn2O4基材料的氧化还原活性和光催化特性:通过改变Zn/Mn离子比来调控ZnMn2O4晶体结构;合成多种新颖的ZnMn2O4的纳米结构,从而获得更高的活性比表面积;将过渡金属离子M2+或M3+(M=Fe、Co、Ni)掺杂至ZnMn2O4尖晶石结构中的Zn2+位或Mn3+位。系统研究化学组分、晶体结构、尺寸、形貌可调的ZnMn2O4纳米结构以及过渡金属离子M2+或M3+(M=Fe、Co、Ni)掺杂ZnMn2O4纳米结构的可控生长工艺,研究ZnMn2O4纳米晶的化学组分、显微结构、掺杂过渡金属离子种类和浓度与其氧化还原活性及光催化特性之间的关系,已实现催化功能设计与结构设计之间的统一。本项目研究成果可以拓宽人们对ZnMn2O4纳米晶的认识,提高其在科学技术领域的应用价值,从而获得多项具有原始创新性和重要学术价值的研究成果。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Anhydrous proton conducting composite membranes containing Nafion and triazole modified POSS
含Nafion和三唑改性POSS的无水质子传导复合膜
DOI:10.1016/j.electacta.2014.10.041
发表时间:2014-12
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Lei M.;Wang Y. G.;Zhang F. F.;Huang C.;Xu X.;Zhang R.;Fan D. Y.
通讯作者:Fan D. Y.
One-Step Synthesis of Trirutile Oxides ZnBi2O6-Graphene Oxide with Enhanced Photocatalytic Activity
一步合成具有增强光催化活性的三金红石氧化物ZnBi2O6-氧化石墨烯
DOI:10.1166/jnn.2017.12876
发表时间:2017
期刊:Journal of Nanoscience and Nanotechnology
影响因子:--
作者:Wang Hao;Wang Haiyan;Song Xihang;Huang Kai;Liang Ce;Lin Sen;Wang Wenjun;Yuan Qingxin;Xu Kun;Du Yinxiao;Liu Jun;Fan Dongyu;Yang Hujiang;Zhang Ru;Wang Yonggang;Lei Ming
通讯作者:Lei Ming
DOI:10.1002/crat.201400267
发表时间:2014
期刊:Crystal Research and Technology
影响因子:1.5
作者:Xiao H.;Ding S. S.;Xu X.;Pan N.;Fan D. Y.;Yang H. J.;Lei M.;Du Y. X.;Zhang R.;Wang Y. G.;Tang W. H.
通讯作者:Tang W. H.
Controlled fabrication of alpha-GaOOH with a novel needle-like submicron tubular structure and its enhanced photocatalytic performance
具有新型针状亚微米管状结构的α-GaOOH的受控制造及其增强的光催化性能
DOI:10.1016/j.jallcom.2015.03.088
发表时间:2015
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Xu X.;Bi K.;Huang K.;Liang C.;Lin S.;Wang W. J.;Yang T. Z.;Liu J.;Fan D. Y.;Yang H. J.;Wang Y. G.;Lei M.
通讯作者:Lei M.
A one-step way to novel carbon-niobium nitride nanoparticles for efficient oxygen reduction
一种一步法制备新型碳铌氮化物纳米颗粒以有效还原氧
DOI:10.1111/jace.14578
发表时间:2017
期刊:Journal of the American Ceramic Society
影响因子:3.9
作者:Lin Sen;Bi Ke;Pan Xiaolong;Hao Yanan;Du Yinxiao;Liu Jun;Fan Dongyu;Wang Yonggang;Lei Ming
通讯作者:Lei Ming
二维尖晶石型MCo2O4(M=Mn, Fe, Ni, Cu, Zn)纳米晶体的合成及性能研究
- 批准号:61974011
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:范东宇
- 依托单位:
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