一維金屬氧化物納米材料的制備與生長機理的研究.pdf

1、納米科技是上世紀末開始興起的一門科學(xué),納米材料學(xué)是納米科技的主要研究內(nèi)容。近年來一維納米材料由于其新穎的物理、化學(xué)特性以及在許多領(lǐng)域所展示的潛在的廣闊的應(yīng)用前景,因而已成為當今納米材料領(lǐng)域的前沿與熱點。
　　 ZnO屬于Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,一維ZnO納米棒是一種具有光電特性與壓電特性的材料,其一維的棒狀結(jié)構(gòu)可以很好地感知施加在棒兩端的力的變化,并由壓電特性轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?因而適合用作納米級的壓力傳感器的感應(yīng)材料,除此

2、之外,ZnO可作為光敏材料,應(yīng)用于發(fā)光二極管、光敏電阻、感光探測器件等。一維ZnO納米棒由于其特有的一維形貌特征,因而具有比塊體材料有更優(yōu)異的特性。
　　 以聚乙烯醇、檸檬酸、水楊酸、聚乙二醇為輔助材料,在PH值分別為5、6、7、8、9的情況下合成ZnO納米棒,實驗結(jié)果表明以聚乙烯醇為輔助材料PH為9時合成了長度約為3～5μm,直徑約為50～100nm的ZnO納米棒,生長狀況為25個實驗產(chǎn)物中最好的一組。通過對ZnO納米棒生長機

3、理的研究,認為聚乙烯醇起到了空間限域的作用,促進了納米棒的生長,PH值為9時絡(luò)合離子Zn(NH3)42+會代替Zn2+,絡(luò)臺離子Zn(NH3)42+更適合ZnO納米棒的生長。
　　 錳元素具有多種氧化價態(tài),且氧化錳具有價格低廉、環(huán)境友善等優(yōu)點,有望成為高性能電池的電極材料而得到廣泛的應(yīng)用。此外MnO2的高催化活性可用于還原汽車尾氣及工廠排放的中的氮氧化物,催化氧化廢氣中的一氧化碳及有機物,在環(huán)保領(lǐng)域也有廣泛的用途。一維MnO2納

4、米棒比塊體材料有更優(yōu)異的特性,可以廣泛用于儲能、催化等領(lǐng)域。
　　 以偏硼酸鉀為輔助材料,偏硼酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、乙酸錳的混合溶液作為前驅(qū)物,采用加熱前驅(qū)物的方法合成了長度約為5～10μm,直徑約為50～100nm的MnO2納米棒。對MnO2納米棒的生長機理進行研究,認為偏硼酸鉀在高溫加熱的過程中產(chǎn)生了B2O3無機高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該網(wǎng)絡(luò)有類似聚乙烯醇高分子網(wǎng)絡(luò),起到了空間限域的作用,促進了MnO2納米棒的生長,NaCl-KCl