過渡金屬氧化物納米材料的合成及相關(guān)性能研究.pdf

1、過渡金屬氧化物由于其特殊的氧化還原性質(zhì)和相結(jié)構(gòu)特性，在許多領(lǐng)域有著重要的應用，納米科學的發(fā)展為新材料的研究開辟了新的領(lǐng)域。其中鈷基及鐵基氧化物納米材料由于具有有趣的電學、磁學、光學、催化以及場發(fā)射性質(zhì)，在磁性、催化、傳感、能量儲存與轉(zhuǎn)換及冷陰極平板顯示等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景，它們不僅可以作為微膠囊材料廣泛應用于藥物、染料、化妝品、敏感性試劑如酶和蛋白質(zhì)等的可控運輸和釋放體系，還可以用做輕質(zhì)填料、高選擇性催化劑或催化劑載體，而且在人造細

2、胞、疾病診斷等方面也將具有極其重要的價值，因而受到了人們的廣泛關(guān)注，成為研究的熱點之一。 本文采用水熱晶化法通過控制生長條件可控合成了一系列不同尺寸和形貌的鈷基及鐵基氧化物納米材料，并研究了其相關(guān)化學性能。主要內(nèi)容有： (1)采用辛二酸作為結(jié)構(gòu)導向試劑，硝酸鈷作為Co源，NaOH作為堿性介質(zhì)和沉淀劑，在空氣中于35℃下制備了Co氫氧化物前驅(qū)物，然后在高壓釜中于195℃下脫水晶化處理上述前驅(qū)物，可控合成了六角片狀的Co3O

3、4。利用多種表征手段如FT—IR、XRD、TEM和SEM等對所得Co3O4的形貌和微結(jié)構(gòu)進行了表征和分析，并簡要討論了六角片狀Co3O4的生長機理。同時，我們還將所得六角片狀的Co3O4作為鋰離子電池的正極材料，測試了其電化學性能。結(jié)果表明其首次放電容量為1105mAh．g-1，遠高于目前文獻報道的Co3O4納米管、納米粒子和納米棒電極(分別為850、830和815mAh．g-1)。但是電極的循環(huán)性能不好，有待進一步提高。 (2

4、)采用辛二酸作為結(jié)構(gòu)導向試劑，氯化鐵作為Fe源，NaOH作為堿性介質(zhì)和沉淀劑，在高壓釜中于195℃水熱合成了無規(guī)則多面體狀的Fe2O3；在沒有辛二酸存在的情況下，通過水熱反應先生成棒狀前驅(qū)體FeOOH，然后依據(jù)拓撲反應原理，在高溫煅燒下生成了棒狀的Fe2O3。利用多種表征手段如XRD、TEM和SEM等對所得Fe2O3的形貌和微結(jié)構(gòu)進行了表征和分析，并簡要討論了反應條件的優(yōu)化及反應機理。 (3)采用氯化鐵、尿素和葡萄糖為原料，通過

5、水熱反應可控合成了多孔Fe3O4納米棒?？疾炝朔磻獪囟?、反應時間以及葡萄糖的用量對反應產(chǎn)物的影響，并對反應機理進行了簡單的探討。利用XRD、TEM、BET和SEM等手段對產(chǎn)物的形貌和微結(jié)構(gòu)進行了表征和分析。由于該產(chǎn)物具有較大的比表面積，因而我們試驗了其在水中吸附有機雜質(zhì)的性能，將所制備的多孔Fe3O4納米棒添加到加入少量有機偶氮染料的廢水中，并采用紫外光譜(UV)考察了添加前后溶液中有機偶氮染料的濃度。結(jié)果表明，多孔Fe3O4納米棒在水