自組裝法制備幾種多維無機(jī)納米材料及其性能研究.pdf

1、具有特殊尺寸、特殊結(jié)構(gòu)的無機(jī)納米材料不僅具有納米結(jié)構(gòu)單元特有的一些性質(zhì)，還可能具有由這些基本單元組合在一起后形成的協(xié)同效應(yīng)，使得它們?cè)谀茉创鎯?chǔ)與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染問題方面有著廣泛的應(yīng)用前景和重要的使用價(jià)值，所以近年來人們一直致力于無機(jī)納米材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑工程。但目前，由于現(xiàn)有的無機(jī)納米材料的合成方法的可控性較差，且缺少對(duì)材料的形成機(jī)理的解釋以及材料的結(jié)構(gòu)與其性能之間的聯(lián)系，嚴(yán)重影響了無機(jī)納米材料在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染方面的應(yīng)用。本

2、文采用自組裝法設(shè)計(jì)了合適的合成方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)幾種多維無機(jī)納米材料的可控合成，并且結(jié)合材料本身的性能和針對(duì)目前嚴(yán)重的能源短缺問題和環(huán)境污染問題，將其用于新型儲(chǔ)能裝置超級(jí)電容器或光催化降解高色度、難降解的有機(jī)廢水污染物RhB的應(yīng)用中。還對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的相關(guān)性以及材料的形成機(jī)理做了初步的探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用自組裝法中的自下而上法，利用表面活性劑分子在自組裝過程中形成的反層狀膠束作為無機(jī)前驅(qū)體的生長(zhǎng)模板，于同一個(gè)

3、反應(yīng)體系中制備出了皆為2D結(jié)構(gòu)的NiO和 NiCo2O4材料，并通過XRD、FESEM、TEM、HRTEM、氮?dú)馕矫摳角€和電化學(xué)性能檢測(cè)等，對(duì)樣品的物相、結(jié)構(gòu)、及電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。通過 FESEM和TEM分析的結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，NiO和 NiCo2O4皆為均一的2D納米片，其納米片的平均長(zhǎng)度和厚度分別為(0.24μm,9 nm)和(1~6μm,28nm)。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)電流密度為1 A/g時(shí)，NiO和 NiCo2O

4、4納米片的比電容最大，分別為405和876 F/g。經(jīng)過1000次循環(huán)后，NiO和 NiCo2O4納米片分別保留了首次放電容量的88％和86.5%，這說明兩種材料都具有良好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。⑵利用表面活性劑分子在自組裝過程中形成的反層狀膠束作為 TiO2前驅(qū)體鹽的生長(zhǎng)模板，并改變鈦源的加入量，制備出了三種兩相共存的 TiO2。通過 XRD、拉曼、FESEM，TEM、XPS、氮?dú)馕矫摳角€、PL、DRS及光催化性能實(shí)驗(yàn)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行

5、了表征。結(jié)果表明，三種材料都是由銳鈦礦相和 TiO2(B)相組成的雙相 TiO2，兩相共存于 TiO2可以有效地抑制光生電子空穴的復(fù)合，從而使材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。此外，隨著鈦源量的增加，三種產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)從分散的2D納米片慢慢變?yōu)橛?D納米片組成的3D球狀聚集體，而且產(chǎn)物中銳鈦礦相的相對(duì)比例及其比表面積也逐漸變大，這有助于提高材料對(duì)有機(jī)污染物RhB的吸附性能和光降解性能。在經(jīng)過16分鐘的紫外光照射后，溶液中的 RhB被完全降解。

6、在三種產(chǎn)物中，2.5-TiO2樣品表現(xiàn)出最優(yōu)的光降解性能。與此同時(shí)，循環(huán)性能的測(cè)試結(jié)果表明，2.5-TiO2樣品還具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和低的性能損失(8%)。⑶通過將水熱反應(yīng)中的自組裝過程和煅燒處理結(jié)合起來成功制備出了高純度的一維 Bi2GeO5納米棒，并通過XRD、FESEM、TEM和TG等測(cè)試手段對(duì)其物相、形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。另外，還通過光催化降解羅丹明B(RhB)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了其光催化性能。結(jié)果表明，制得的產(chǎn)物Bi2GeO5純度