金屬氧化物及硫化物一維納米材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著納米科學(xué)與技術(shù)的研究和進(jìn)展,一維納米材料由于其特殊的性能和廣闊的應(yīng)用前景而引起了許多科學(xué)工作者們廣泛的研究興趣。因此控制合成具有特殊形貌的一維納米材料并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行研究具有重要的意義。本論文的目的在于以簡(jiǎn)單的化學(xué)液相合成路線制備具有一維結(jié)構(gòu)的MnO2,Mn3O4,ZnO/ZnS,CuS等納米材料。通過液相法制備了一維λ-MnO2和γ-Mn3O4納米棒結(jié)構(gòu);利用水熱法合成一維ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料;同樣使用水熱法得到一維C

2、uS分級(jí)結(jié)構(gòu)納米材料。對(duì)得到產(chǎn)物的形貌和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,系統(tǒng)地研究了影響產(chǎn)物形貌的實(shí)驗(yàn)條件并對(duì)形成機(jī)理進(jìn)行探討。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究,主要獲得了以下幾個(gè)重要成果:
　　 1、采用雙極性二元液相合成法制備了一維λ-MnO2和γ-Mn3O4納米棒,并對(duì)產(chǎn)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)使用氯化錳作為沉淀劑,在水(氨水)相和苯相二元體系中控制合成多種形貌的錳氧化物一維納米材料。通過調(diào)節(jié)沉淀劑的濃度以及反應(yīng)的時(shí)間、溫度可以控制產(chǎn)物的形貌

3、。通過對(duì)產(chǎn)物的形貌及微結(jié)構(gòu)的表征,我們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溶液的濃度越高、反應(yīng)溫度越高,越傾向于生成MnO2,反之則傾向于生成Mn3O4?；谘趸i納米材料是由結(jié)構(gòu)單元[MnO6]和[MnO4]以不同的方式排列而成,所以其結(jié)構(gòu)中存在許多孔洞和通道,我們研究了一維λ-MnO2和γ-Mn3O4納米棒結(jié)構(gòu)材料的電化學(xué)儲(chǔ)氫性能,結(jié)果表明兩種材料都具有較好的電化學(xué)儲(chǔ)氫性能,其儲(chǔ)氫容量分別達(dá)到了120 mAh/g和180 mAh/g。
　　 2、采用水

4、熱法合成了一維ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料并對(duì)其光學(xué)和氣敏性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)采用Na2S2O3作為硫源,OT氣溶膠作為表面活性劑,在zn片上直接生長(zhǎng)一維納米棒結(jié)構(gòu)。通過控制Na2S2O3的濃度以及反應(yīng)時(shí)間和溫度,合成不同形貌的ZnO、ZnO/ZnS、ZnS一維納米材料。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)構(gòu)屬于同步形核生長(zhǎng)的過程。最后對(duì)材料的光學(xué)性能和氣敏性能進(jìn)行研究。光致發(fā)光光譜顯示合成的一維ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料在523

5、nm和576 nm處有兩個(gè)綠光發(fā)射峰。氣體敏感性測(cè)試證實(shí)其對(duì)乙醇?xì)怏w具有很好的敏感性。
　　 3、設(shè)計(jì)了一種新穎的“離子剪裁”路線合成了一維CuS分級(jí)結(jié)構(gòu)材料并對(duì)其紫外可見吸收光譜進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)以FeCl2、CuCl2和Na2S2O3·5H2O作為反應(yīng)物,在水熱條件下得到產(chǎn)物。使用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)以及紫外吸收分光光度計(jì)對(duì)反應(yīng)得到的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、形貌以及性能進(jìn)行了表征。整個(gè)體系在開始階段形成了FeS2