自組裝法制備幾種多維無機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，使得它們在能源存儲與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染問題方面有著廣泛的應用前景和重要的使用價值，所以近年來人們一直致力于無機納米材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑工程。但目前，由于現(xiàn)有的無機納米材料的合成方法的可控性較差，且缺少對材料的形成機理的解釋以及材料的結(jié)構(gòu)與其性能之間的聯(lián)系，嚴重影響了無機納米材料在能源存儲與轉(zhuǎn)化和處理環(huán)境污染方面的應用。本

2、文采用自組裝法設(shè)計了合適的合成方案，實現(xiàn)了對幾種多維無機納米材料的可控合成，并且結(jié)合材料本身的性能和針對目前嚴重的能源短缺問題和環(huán)境污染問題，將其用于新型儲能裝置超級電容器或光催化降解高色度、難降解的有機廢水污染物RhB的應用中。還對材料的結(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前驅(qū)體的生長模板，于同一個

3、反應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、氮氣吸附脫附曲線和電化學性能檢測等，對樣品的物相、結(jié)構(gòu)、及電化學性能進行了測試和分析。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，其納米片的平均長度和厚度分別為(0.24μm,9 nm)和(1~6μm,28nm)。電化學性能測試結(jié)果表明，當電流密度為1 A/g時，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、氮氣吸附脫附曲線、PL、DRS及光催化性能實驗對產(chǎn)物進行

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比例及其比表面積也逐漸變大，這有助于提高材料對有機污染物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，循環(huán)性能的測試結(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等測試手段對其物相、形貌和光學性質(zhì)進行了表征。另外，還通過光催化降解羅丹明B(RhB)實驗測試了其光催化性能。結(jié)果表明，制得的產(chǎn)物Bi2GeO5純度