金屬氧化物、硫化物納米復(fù)合材料的合成及其性能研究.pdf

1、金屬氧化物如ZnO和ZnFe2O4等，金屬硫化物如CuS等由于其獨特的物理和化學(xué)性能，使其在光催化、光電化學(xué)及鋰離子電池等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。石墨烯作為一種擁有特殊的二維結(jié)構(gòu)的碳材料，由于其突出的熱穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性、結(jié)構(gòu)的靈活性、超高的比表面積及其在納米科學(xué)和技術(shù)上的廣泛應(yīng)用性，常被用作為基底來負(fù)載其他活潑納米材料。本論文對不同金屬氧化物和硫化物及其納米復(fù)合材料的制備及其性能研究展開了工作，著重研究了材料的制備方法和過程，以及所制備

2、材料的光催化性能、光電化學(xué)性能及其作為鋰離子電池負(fù)極材料時的電化學(xué)性能。本論文主要研究以下幾個方面的內(nèi)容:
　　1.超聲法制備CuS/rGO納米復(fù)合材料及其光催化性能研究
　　本章中，我們首先利用超聲法制備出CuS納米顆粒覆蓋的還原氧化石墨烯納米片。通過XRD和電鏡觀察結(jié)果表明，粒徑為10-20nm左右的CuS納米顆粒均勻地分散在rGO納米片上。紫外-可見光譜表明CuS/rGO納米復(fù)合材料顯示出了強而寬的光吸收能力。CuS/

3、rGO納米復(fù)合材料的光催化性能的表征通過檢測亞甲基藍(lán)在可見光下的降解能力來實現(xiàn)。光催化實驗結(jié)果表明，與單純的CuS納米顆粒相比，CuS/rGO復(fù)合材料顯示出了明顯優(yōu)越的性能，這主要是由于其良好的光吸收能力和染料吸附能力及由于rGO的引入而帶來的有效的電荷轉(zhuǎn)移。
　　2.多孔ZnO空心球的制備及其光電化學(xué)性能研究
　　我們采用C微球模板法制備了多孔ZnO空心球，并通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行

4、了分析。由分析可知，所制備的ZnO產(chǎn)物樣品顯示出了明顯的空心球結(jié)構(gòu)，且其球徑大小在2-4um左右。ZnO空心球殼層的厚度大概為100nm左右，并且是由許多粒徑在30-50nm的小納米顆粒堆積而成的。我們研究了產(chǎn)物的光學(xué)性質(zhì)，其結(jié)果表明所制備的ZnO空心球顯示了較小的帶隙，并且在434nm處呈現(xiàn)出較強的紫外發(fā)射。另外，該ZnO
　　在可見光范圍內(nèi)表現(xiàn)出了強而穩(wěn)定的光電流效應(yīng)。材料在可見光下展現(xiàn)出良好的光電性能可能要歸結(jié)于其較小的帶隙

5、。
　　3.ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料的制備及其鋰電性能研究
　　本章節(jié)中，我們以無水FeCl3、Zn(Ac)2·2H2O及無水NaAc為原料，無水乙二醇為溶劑，通過一步溶劑熱法合成了ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并通過循環(huán)伏安法、恒電流充放電及交流阻抗等測試對材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，材料為直徑在100

6、nm左右的ZnFe2O4納米球均勻地負(fù)載在石墨烯納米片上，且其作為電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了比較好的鋰電性能。材料首次放電容量可達(dá)到1400mAhg-1，且在電流密度為100mAg-1下循環(huán)50次后，其容量還可以保持在704.2mAh g-1，而純的ZnFe2O4只有121.7mAh g-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于復(fù)合材料。即使在800mA g-1高電流密度下循環(huán)，ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料的容量也能保持在271.8mAh g-1，比純Z