文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
Co3O4/Al2O3 纳米材料的合成、表征及对罗丹明B 的催化降解
作用
姓名:黄式强
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:黄开勋
2011-01-08
华中科技大学硕士学位论文
摘要
尖晶石相过渡金属氧化物四氧化三钴在催化降解含有活性染料的废水方面有重
要的应用。微米或纳米氧化铝由于其化学稳定性好、热稳定性高,而且比表面积可
以达到数百平方米,作为催化剂的载体受到人们的关注。
本文主要采用水热法,利用表面活性剂卵磷脂和十六烷基三甲基溴化铵为模板,
分别制备出四氧化三钴球型纳米结构、氧化铝纳米颗粒,并借助饱和溶液浸渍-高温
固相反应的方法,合成出负载型催化剂四氧化三钴/氧化铝复合物。应用 X 射线衍射
仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可
见光谱(UV-vis)等方法对产物进行了表征。主要结果如下:
1、以卵磷脂为表面活性剂、有机钴盐 Co(Ac)2 为钴源,在助溶剂乙醇的作用下,
借助超声波和强磁力搅拌使卵磷脂形成球状胶束。以球状胶束为模板,在水热条件
下合成了四氧化三钴微球。研究了溶剂乙醇的用量、水热反应温度、水热反应时间
以及 pH 对产物形貌的影响,对四氧化三钴微球的形成机理进行了初步的讨论。
2、以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,以九水合硝酸铝为铝源、三乙胺为
沉淀剂,200℃、12h 水热条件下先制备得到了载体氧化铝的前驱体 AlOOH,然后再
520℃、3h 高温固相反应得到载体 Al2O3 。在此基础上,研究了负载型催化剂
Co3O4/Al2O3 复合物对罗丹明 B 的催化降解作用,以及负载量、罗丹明 B 溶液初始
pH 值及罗丹明 B 溶液质量浓度等因素对其催化性能的影响,并且比较了不同金属氧
化物复合物的催化性能。结果表明:Co3O4 的负载量为 1/3、罗丹明 B 质量浓度为
5mg/L、适当地增大或减小罗丹明 B 溶液的初始 pH 时,其降解率是最高的。然而,
在同等条件下,V2O5/Al2O3 类似于 MnO2/Al2O3,对罗丹明 B 的催化降解作用优于
Co3O4/Al2O3。这些结果为今后同类催化剂的研究打下良好的基础。

关键词:四氧化三钴;氧化铝;纳米材料;光催化剂;罗丹明 B;催化降解;
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Cobaltosic oxide with the spinel phase has great application in treatment of
dye-containing wastewater by catalytic degradation. Micro- or nano-aluminum oxide has
been extensively used as catalyst supports due to its high chemical stability, high thermal
stability, and high specific surface area.
By hydrothermal synthesis method, using surfactants natural soybean lecithin and
cetyltrimethyammonium bromide as templates, cobaltosic oxide spherical nanostructures
and alumina nanoparticles were prepared. The supported type catalysts cobaltosic
oxide/aluminum oxide was also synthesized by high temperature solid phase reaction. The
as-prepared products were characterized by X-ray powder diffraction (XRD),
ultraviolet–visible spectrum, field-emission scanning electron microscopy (FESEM) and
Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The main results are as follows:
1. Cobaltosic oxide spherical nanostructur