本书的第一部分内容 (第二、三章) 采用“自下而上”途径, 选择自模板法在液相中制备了AgCl中空立方块, 进而通过光照在AgCl中空立方块表面原位生长了银纳米颗粒, 形成Ag/AgCl复合光催化剂。第二部分内容 (第四-八章) 采用“自上而下”途径, 尝试用一种简单的金属-有机框架 (MOF) 为模板制备中空/多孔纳米材料。

中空/多孔纳米结构材料具有合适的空腔/孔隙大小、较大的比表面积和能性质，这使其较实心纳米颗粒具有更广泛的应用前景。由于结构相对复杂，目前制备具有中空/多孔结能纳米复合物仍是一项具有挑战性的工作。发展可设计的制备方法是实现中空/多孔能复合物广泛应用的关键。本书从“自下而上”和“自上而下”两种途径来探索这类纳米结构的可控制备方法。本书部分内容（第2章、第3章）采用“自下而上”途径，选择自模板法在液相中制备了AgCl中空立方块而通过光照在AgCl中空立方块表面原位生长了银纳米颗粒，形成Ag/AgCl复合光催化剂。本书第二部分内容（第4~7章）采用“自上而下”途径，尝一种简单的金属一有机框架（MOF）为模板制备中空/多孔纳米材料。首先制备了几种不同形貌的普鲁士蓝类似物（PBA）的纳米颗粒括多孔结构Zn3[Fe(CN)62·xH2O和NiFe(CN)5NO·2H2O。再以PBA纳米颗粒作为模板，通过高温热解的方法“自上而下”制备了组分更加丰富的中空/多孔纳米结构复合物。由于其结构和性能更易调控，这些中空/多孔纳米复合材料在吸附、光催化、电催化析氢（HER）等多个领域得到了综合应用。主要研究内容如下：


1.以AgNO3和CCla为原料，通过简单的一步法制备了方块状的AgCl中空纳米结构。该AgC1中空立方块的边长为600~900nm，孔腔尺400~600nm。溶解一沉淀与离子扩散相结合的形成机理用于解释中空纳米结构的生长过程。通过光辐射可以将AgCl中空方块转化为Ag/AgCl中空方块。该复合结构表现出的有机污染物降解活性。通过对上述实验的，以AgNO3和CCl4作为前驱体、PVP为保护剂，利用溶剂热法制备了大量均匀的尺100 nm以下的AgC1纳米方块和纳米球。研究表明，反应时间和温度是产品形貌演变的重要因素。如果以二氯乙烷作为氯源，则可获得四面体型的AgCl纳米结构。样品的形貌演化规律表明其生长机理可能遵循奥斯特瓦尔德机制。该结构同样可转化成Ag/AgCl复合光催化剂，并在太阳光下展现出的罗丹明B降解效率。


2.以ZnCl2和K3Fe(CN)6为原料制备了规则的Zn3[Fe(CN)6]z·xH2O球状纳米颗粒、微米立方块和多面体状颗粒。通过调节反应体系中盐酸的用量，实现了Zn3[Fe(CN)6]2xH2O形貌从立方块向多面体转化。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面积分析对样行了表征，并提出了各种形貌颗粒的可能形成机理。


Zns[Fe(CN)6]2xH2O具有沸石样结构，对有机染料有较强的选择性吸附作用。对染料吸附的实验结果显示，立方块状样品对亚甲基蓝吸附能力强，达到1.016g·g=1（比表面积达到643.2m2·g1）。并且吸附的染料可以在有机溶剂中脱附，实现染料的回收利用。因此，这一材料可用于废水处理领域。


3.基于MOF的多孔结构，Zn3[Fe(CN）6]2·xH2O可用于吸附重金属离子Ag*形成Ag掺杂的Zn3[Fe(CN)6]zxH2O（Ag-ZnPBA)。通过煅烧块状的Ag-ZnPBA可获得均匀的具有中空或多孔结构的三元Ag/ZnO/ZnFe2O4复合物纳米材料。样品在煅烧后保持了前驱体的块状形貌；并且通过调节加热程序，三元复合物的微观结构可以实现从多孔到中空的转化；银的负载量可以通过前驱体对银离子的吸附量加以调节。银负载的三元复合物Ag/ZnO/ZnFe2O4与其二元复合物ZnO/ZnFe2O4相比表现出更强的光催化活性，说明银在光催化过程中起到了重要作用。结果表明复合物中的Ag、ZnO和ZnFe2O4三种组分形成了ⅡI型匹配和肖特基势垒，从而促使光生电子和空穴更好地分离。同时由于铁酸锌的磁性，可以方便地用磁铁将光催化剂从反应体系中分离出来。该研究提供了一种制备均匀能多组分中空结构的简单有效的途径。


4.在氮气保护下煅烧Zn3[Fe(CN)6]zxH2O多面体微块，颗粒可以保持多面体形貌，并在多面体颗粒表面长出了中空的碳纳米管。XRD、电子能谱、X射线光电子能谱结果显示其组分为Fe、Fe3C和氮掺杂碳。高分辨透射电子显微镜（HRTEM）结果显示，多面体颗粒内部是由10~50nm的Fe/FesC @N-doped C核壳结构纳米颗粒堆积而成。Fe/FesC@N-doped C纳米颗粒之间堆积比较疏松，形成多孔结构。这种由氮掺杂覆过渡金属的纳米材料具有良好的HER性能。电化学测试表明，该催化剂的过电位和Tafel斜率较小，分别为109.1mV和59.6mV dec-1，是良好的HER电催化剂。磁性测试结果表明，该材料具有较高的饱和磁化强度和矫顽力，在存储材料领域具有应用潜力。


5.在氮气保护下高温煅烧尺约50nm的NiFe(CN)5NO·2H2O纳米颗粒，我们获得了NiFe@氮掺杂石墨烯管状结构（NiFe@NGT）。XRD、SEM和TEM结果显示，该结构由直径为1～2um的氮掺杂石墨烯管和封装在管中的NiFe合金颗粒组成。通过调节煅烧温度，石墨烯管的直径可调节到50~0nm。结构和组分表征结果表明，前驱体在氮气下高温煅烧时会发生熔合，形成微米级的NiFe合金颗粒，并催化形成氮掺


杂石墨烯微管。该结构可为HER提供更多的活性位点。电化学测试表明，该催化剂的过电位和Tafel斜率较小，分别为70.5mV和63.4mV dec-1，且循环性能稳定，是的HER催化剂。

武世奎，内蒙古医科大学，工学博士，副教授。03年毕业于燕山大学化学工程与工艺专业，07年毕业于江苏大学无机化学专业，16年毕业于江苏大学材料科学与工程专业。主要研究方向为纳米材料的可控制备，现从事无机纳米、蒙药、无机纳米载备等相关研究。已获得国家自然科学2项、内蒙古自治区草原英才青年创新创业人才、内蒙古自治区科技英才计划支持。发表SCI收录文章10余篇，获国家发明专利3项。参编科学出版社《无机化学》、人民卫生出版社《基础化学（英文版）》等教材。

第1章绪论


1.1引言


1.2中空纳米结构的液相法制备.


1.2.1硬模板法


1.2.2软模板法


1.2.3无模板法


1.3MOF前驱备中空/多孔纳米结构.


1.3.1MOF纳米颗粒的可控制备及吸附性能.


1.3.2在空气中煅烧MOF纳米颗粒


1.3.3在惰性气体保护下煅烧MOF纳米颗粒


1.4中空/多孔纳米结构的应用


1.4.1光催化


1.4.2电化学析氢反应（HER）


1.5本书研究的内容


第2章中空Ag/AgCl块状纳米结构的制备及其光催化性能研究………21


2.1引言


2.2材料和方法


2.2.1材料


2.2.2AgC1中空方块的制备.


2.2.3仪器


2.2.4光催化性能


2.3结果与讨论


2.3.1结构与形貌


2.3.2AgCI中空方块的形成过程


2.3.3AgC1中空方块的生长机理


2.3.4中空Ag/AgC1方块的光催化性能.


2.4本章小结


第3章Ag/AgCl纳米结构的形貌可控制备及其光催化性能研究3.1引言


3.2材料和方法


3.2.1材料


3.2.2制备方法.


3.2.3仪器


3.2.4光催化性能


3.3结果与讨论


3.3.1AgC1纳米晶的形貌可控制备


3.3.2反应温度和时间对形貌的影响


3.3.3反应溶剂对形貌的影响.


3.3.4 Ag/AgC1纳米晶的光催化性能


3.4本章小结


第4章 多孔六氰合铁酸锌（Zn3[Fe(CN)6]2·xH2O）微一纳米晶的制备及吸


附性能研究


4.1引言


4.2实验部分.


4.2.1材料


4.2.2制备ZnPBA 微-纳米晶.


4.2.3仪器


4.2.4染料吸附实验


4.3结果与讨论


……


6.3.1结构和形貌表征.


6.3.2分级结构的 Fe/FesC@N doped C 复合物的形成机理……88


6.3.3 分级结构的 Fe/FesC@N doped C复合物的 HER 性能……88


6.4本章小结.


第7章 NiFe@N掺杂石墨烯微管的一步法制备及其HER性能研究…….91


7.1引言.


7.2实验部分


7.2.1材料


7.2.2氮掺杂石墨烯管复合物的制备.


7.2.3仪器


7.2.4电化学性能测试


7.3结果与讨论


7.3.1氮掺杂石墨烯管的表征.


7.3.2 NiFe-NGT复合物的形貌转化


7.3.3 NiFe-NGT复合物的HER性能.


7.4本章小结


参考文献.