材料物理化学论文提纲

论文题目：钴基氧化物材料的制备与物理化学性能研究

摘要：过渡金属氧化物在超级电容器、电化学存储和化学催化等领域被广泛研究,钴作为一种过渡金属元素,有多种化学价态,因此形成了各种各样的多元氧化物,具有各种不同的物理化学性质。大量研究证实了钴氧化物具有良好的催化潜力,本文以钴基钙钛矿氧化物为研究对象,研究了不同晶相的钴基钙钛矿材料对双氧水的催化分解作用。同时,随着人们对二维材料研究的深入,层状范德瓦尔斯材料也因其奇特的物理化学性质开始引起了研究人员的注意,碱金属钴氧化物（MCo2O4,M=Na、K、Rb）为层状范德瓦尔斯氧化物,其六方结构中包含着与碱金属插层的CoO2层,一部分文献报道了层状碱金属氧化物的超导性、巨磁电阻和磁性。但碱金属钴氧化物单晶材料苛刻的制备方法较少报道,我们采用熔盐法成功发展出了层状碱金属氧化物单晶材料制备方法,并测试了碱金属钴氧化物的部分物理和化学性质。本文的主要研究内容包括以下四个部分:1.分别制备出六方相的（H-SCO）、正方晶相（O-SCO）和四方相（T-SCO）的钴酸锶,研究了三种拓扑相钴酸锶（H-SCO、O-SCO和T-SCO）催化H2O2分解的催化活性,发现T-SCO催化活性最好,还使用阿伦尼乌斯公式拟合出了不同相钴酸锶催化反应的活化能。比较了分别以H-SCO、O-SCO和T-SCO为催化剂,在双氧水溶液中对罗丹明B的降解作用,以T-SCO为催化剂的高级氧化反应对罗丹明B的降解速率最快。2.找到一种通用方法生长出三种薄片状的碱金属钴氧化物单晶:NaxCo2O4（NCO）、KxCo2O4（KCO）和RbxCo2O4（RCO）,成功制备出的碱金属钴氧化物单晶均呈黑色、具有金属光泽,NCO、KCO和RCO的X射线衍射图谱分别与标准PDF卡片:27-0682、32-0768和27-051符合较好,X射线衍射图谱分析表明晶体有明显的生长择优取向,c轴方向生长缓慢,ab面内择优生长。NCO、KCO和RCO的具有相似的晶体结构,氧化钴层之间被碱金属（Na、K、Rb）填充。3.在10K-300K范围内NCO、KCO和RCO的电阻随温度升高的而增大,这表明碱金属钴氧化物NCO、KCO和RCO不是本征半导体材料,均具有一定的金属性。磁性测试表明,NCO为顺磁,而KCO和RCO则在30K以下表现出反铁磁性,这可能是由于KCO和RCO的磁基态是长程无序短程有序的自旋玻璃态,而短程有序的自旋磁矩倾向于类似反铁磁的磁矩排列。4.使用去离子水和无水乙醇分别超声分散NCO、KCO和RCO,并加入不同质量的碳黑优化实验条件,研究NCO、KCO和RCO的电催化析氧活性。结果表明:在添加少量碳黑的情况下,NCO、KCO和RCO的电催化活性均有明显提高,但随着碳黑的进一步增加,碱金属钴氧化物的催化活性均开始变差,研究发现使用无水乙醇超声分散的碱金属钴氧化物电催化性能优于使用去离子水分散的同一种碱金属钴氧化物。

关键词：锶钴氧;双氧水降解;碱金属钴氧化物;熔盐;电化学析氧

学科专业：凝聚态物理

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 过渡金属钴氧化物材料

1.2 钴基钙钛矿材料

1.3 层状碱金属钴氧化物

1.4 本论文的研究意义和内容

1.4.1 本文的研究意义

1.5 本文的研究内容

参考文献

第二章 钴基钙钛矿氧化物的制备、表征及催化性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 样品制备

2.2.3 催化分解双氧水速率

2.2.4 催化降解罗丹明B

2.2.5 实验仪器和设备

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 结构、形貌特征分析

2.3.2 元素定性分析

2.3.3 室温条件下催化分解双氧水性能比较

2.3.4 不同温度条件下催化分解双氧水分解

2.3.5 催化双氧水分解降解罗丹明B的研究

2.4 本章小结

参考文献

第三章 碱金属钴氧化物的制备

3.1 引言

3.2 碱金属钴氧化物的制备

3.2.1 实验试剂

3.2.2 制备条件

3.2.3 样品制备

3.3 实验仪器和设备

3.4 碱金属钴氧化物的表征

3.4.1 XRD表征

3.4.2 TEM表征

3.5 本章小结

参考文献

第四章 碱金属钴氧化物的物理性质及化学性能研究

4.1 引言

4.2 物理性质研究

4.2.1 实验方法和原理

4.2.2 样品制备

4.2.3 实验仪器和设备

4.2.4 实验结果与讨论

4.3 电解水析氧性能研究

4.3.1 实验原理

4.3.2 实验试剂

4.3.3 样品制备和电化学测试

4.3.4 实验仪器和设备

4.3.5 实验结果与讨论

4.4 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 本论文主要工作总结

5.2 下一步的研究工作及展望

致谢