文 献 综 述

1.1 Co₃O₄ 纳米片简介

纳米材料是指在三维空间内至少有一维或者一维以上处于纳米尺寸(0.1-100 nm)并由它们作为基元构成的材料。通过物质的超细化，往往会使纳米材料与同组分的材料有着明显的差异。实验研究和理论分析表明，纳米材料往往具备体积效应，表面与界面效应，量子尺寸等特殊的物理性质。借助于这类特殊的性质，科学界在此基础上对各个研究领域也取得了一些开创新的突破，对信息、生物、能源、材料、环境、宇航都产生了深远的影响。

Co₃O₄属立方晶系， AB₂O₄尖晶石结构，（灰）黑色粉末，为一氧化钴合三氧化二钴的产物。而超细粉体的Co₃O₄因其高纯度，较窄的分布粒度，细粒径，有着独特的物理性质和化学性质，被广泛的应用于磁性材料、传感器、超级电容器、压敏陶瓷、锂离子电池和催化材料等。

1.2纳米材料的催化简介

催化剂在许多化学化工领域中起着举重若轻的作用，固体催化剂也称之为触霉。人们利用催化剂，可以控制反应时间、控制反应效率还能控制反应速度，有些催化剂甚至能使速度快上几百万倍。但由于有关催化剂的机理尚不完备，催化剂的选择性也难以控制。传统的大多数催化剂制备是往往凭经验进行，催化速率也不尽人意，不仅会造成生产原料的巨大浪费，对经济效益有极大的损害，而且催化剂本身及其催化剂反应带来的副产物也对环境造成污染。而近些年来兴起的纳米催化剂在某些难以解决的问题上都有所突破。纳米粒子凭着它的表面活性中心多，为其座催化剂提供了必要条件。纳米粒子用于催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。相比于传统催化剂，纳米微粒作为催化剂的反应速度提高10～15倍。

半导体光催化剂是一种应用较多的纳米催化剂。每一个分散在溶液中的半导体颗粒，都可近似地当做一个短路的微型电池，当光的能量大于半导体能隙时，事其照射半导体分散系，半导体纳米粒子会吸收光产生电子，形成空穴对。进而在电场作用下，电子与空穴产生分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，会与溶液中相近的组分发生还原和氧化反应。利用这一原理，半导体多相光催化剂能有效地降解并降低水中的有机污染物，以及光解水催化制备氢气和氧气。

光催化反应会涉及到许多不同类型的化学反应，如无机离子氧化还原，氨基酸合成，水净化处理，固氮反应，有机物催化脱氢和加氢等，这些反应有些是多相催化难以实现的。纳米微粒作催化剂可以提高反应效率与速度、优化反应路径，很可能给催化剂在工业上的应用带来革命性的变革，值得科学界加以研究。

2.1 Co₃O₄ 纳米片的制备方法

近年来目前关于制备形貌可控并且同时具有良好晶型的Co₃O₄方法有溶胶－凝胶法 ，水热法 ，化学气象沉积，微波辅助等方法， 但是这些方法都有着共同的缺陷，即制备时间过于冗长， 有时制备的过程还十分繁琐，制备途中会产生副产物，对整个实验流程造成污染。此次实验主要采用碳辅助法制备Co₃O₄纳米颗粒，以脱脂棉作为碳源。该法在制备煅烧过程中不会产生污染性气体，为绿色实验，也不会为体系带入其他的副产物，且价格低廉。