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空心结构材料由于具有可调控的外形、低的密度、大的空腔、高的比表面积及壳层穿透度,因此在近年来它引起了人们广泛的关注。而各向异性的纳米笼材料呈非球形状,且在催化、生物医学、靶向药物释放等领域有着独特的优势,更是成为了研究的热点。在各类纳米笼结构材料中,对贵金属纳米笼的合成及应用已经趋于成熟,而具有更广泛应用的氧化物纳米笼的合成还存在一定的挑战。因此,寻找一种合成氧化物纳米笼的通用方法并开发它的潜在应用是目前亟待解决的重要课题。 本文主要从氧化物纳米笼的制备角度出发,通过使用Cu2O八面体作为牺牲模板,先后合成了两种不同的氧化物纳米笼结构材料,并考察了它们在催化领域的应用。论文的研究内容主要包括以下几个部分: 1、以Cu2O八面体作为模板,以四氟化钛为前驱体,通过水热法在模板表面包覆一层无定形TiO2,形成Cu2O@TiO2核壳八面体结构。随后以HAuCl4作为氧化剂,与Cu2O@TiO2核壳八面体发生氧化还原反应,生成中间物Cu2O@Au@TiO2结构,最后用硝酸刻蚀掉剩余的Cu2O模板,得到Au@TiO2双壳层纳米笼结构材料。该材料形貌规整,呈八面体状,粒径约在250 nm左右。纳米笼表面有介孔,孔径均匀,具有较高的比表面积。这些特点有利于反应物进出纳米笼,使其作为限域反应器进行催化反应。将材料用于四-硝基苯酚的催化还原反应测试,研究表明Au@TiO2双壳层纳米笼结构材料在催化4-NP的过程中,相对速率常数k达到了1.35×10-2s-1,转换频率TOF值则达到了870h-1。它的催化稳定性也相当的好,在经过10次循环反应后,仍有高达90%的转化率。 2、以Cu2O八面体作为模板,引入CoCl2.6H2O和NiCl2.6H2O溶液,通过离子耦合反应对Cu2O模板进行刻蚀,同时生成(NiCox)O(OH)前驱体壳层,最后对前驱体进行煅烧,得到最终的NiCo2O4纳米笼结构材料。该材料呈八面体形貌,表面粗糙,有介孔,内部中空,粒径大小约为200 nm。这种材料由于引入了Ni和Co两种元素,形成了尖晶石结构,增强了电导率,有利于产生更多的活性位点。且其中空结构形貌有利于反应物在空腔内限域反应,加快反应速率。我们对该材料进行了氧析出催化性能测试,结果表明NiCo2O4纳米笼结构材料在电流密度为10 mAcm-2时过电压为0.34V,且在500次循环时只有几mV的电压降。其性能远远超过Co3O4纳米笼、NiCo2O4纳米粒子及商用的20 wt% Pt/C。