金属氧化物纳米管在催化、吸附、传感器等方面有着广泛的应用前景。以往的研究主要集中在单组分氧化物的合成上,现有合成方法难以实现对纳米管结构和尺寸的控制。二元过渡金属氧化物具有更加丰富的物理及化学性能,更易于在合成中调节,有望得到更稳定的结构和表面积,实现优越的吸附、催化以及管内组装性能。迄今,二元金属氧化物特别是二元过渡金属氧化物复合纳米管材料的研究工作还很少,本项目主要发展液相化学方法合成金属氧化物纳米管,并与有机模板诱导合成相结合,探索二元金属氧化物纳米管新材料的尺寸结构、化学组成和结构稳定性可调控的新合成路线,研究其合成规律和形成机理,探索其性能与化学组成和结构的关系,开发其在环保催化(氮氧化物催化降解及有机毒物分子光催化分解)方面的应用,获得具有自主知识产权的创新成果。
二元复合金属氧化物、非晶合金、金属磷酸盐等纳米管材料在催化、吸附、传感器等方面有着广泛的应用前景,但上述纳米管材料的合成及催化性能研究尚未见报道。本项目主要发展液相软化学合成,将有机模板诱导合成与水热合成相结合,在上述纳米管材料的制备方面及其催化性能研究方面均取得了很好的进展,获得了一些具有自主知识产权的创新成果。首先,发展了一种类似气-液-固(V-L-S)生长机理的新颖的纳米管液相生长方法利用二氧化铈晶体粒子为生长基底在液相中诱导生长出内径大小与其晶粒尺寸大小相当的二氧化钛纳米管。其次,分别从氧化铝溶胶和金属盐溶液出发,以多种表面活性剂为模板剂,水热合成了具有很好热稳定性的晶化氧化铝、铝基二元金属氧化物以及过渡金属氧化物纳米管,其管径形貌均一,合成方法简单,条件温和,具有广阔的工业应用前景。第三,开辟了利用层状溶致液晶模板辅助来合成铁硼等非晶合金纳米管的新路线,并发现这些非晶合金纳米管具有优异的液相催化加氢性能。最后,将有机模板合成与水热或超声处理相结合,成功获得了具有中孔管壁的磷酸铁纳米管,这种新型结构材料对苯加双氧水直接制苯酚显示出纳米管结构优越的催化性能。