鐵基納米復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、氧化鐵作為一種重要的n型半導體材料，其價格低廉、環境污染小、穩定性強，在催化、氣體傳感、磁性材料等領域有著廣泛的應用。由于科技水平的不斷發展以及人們生活水平的不斷提高，使得傳統意義上的氧化鐵材料已經不能滿足使用要求。通過將氧化鐵與另一種無機材料組合，得到氧化鐵基復合材料，使其同時具備氧化鐵和無機材料的性能，得到比原氧化鐵更優異的性能。所以，鐵氧化物及其復合材料的制備及性能研究，對于材料的發展及應用是非常重要的。
　　本論文主要研究

2、了α-Fe2O3及其復合材料的制備，并通過各種測試儀器和方法對其形貌、結構以及性能進行了研究。主要研究內容如下:
　　1.α-Fe2O3多孔球的制備及其性能研究
　　利用尿素作為結構調控劑，通過簡單、綠色的一步水解反應制備了一維β-FeOOH納米棒。通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對其進行表征，結果顯示合成的材料是由長度為100-150nm，直徑為20-25 nm的規則排列的納米

3、棒組成的。在700℃條件下煅燒此β-FeOOH納米棒，得到了具有多孔結構的α-Fe2O3微球。通過測試該材料的氣敏性能，發現多孔α-Fe2O3球對乙醇具有良好的選擇性和靈敏度，這要歸功于這種獨特的多孔結構能夠有效地縮短氣體的擴散距離并為氣體提供許多自由孔道和活性表面。
　　2.空心核殼結構α-Fe2O3微球的制備及其性能研究
　　在沒有使用任何模板的情況下，通過水熱法成功制備了空心核殼結構的α-Fe2O3微球。通過X射線衍射

4、儀、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對樣品的結構進行了表征分析，發現此合成材料具有獨特的核殼結構，同時內核的表面具有許多孔洞。通過改變實驗參數，研究了不同反應條件對樣品形貌結構的影響，并提出了可能的反應機理。作為鋰離子電池陽極材料，空心核殼結構的α-Fe2O3的初始放電容量很高，達到了1465mAhg-1，即使在60個循環之后其值仍然高達728mAh g-1。當作為氣體傳感器材料使用時，空心核殼結構的α-Fe2O3對NO2表現出很高的靈敏

5、度。
　　3.單分散α-Fe2O3/GO納米復合材料的制備及其性能研究
　　在水和乙醇的混合體系中，通過一步水解沉淀反應得到了單分散的α-Fe2O3/GO納米復合材料。通過X射線衍射儀、拉曼光譜儀和透射電子顯微鏡對該復合材料進行了表征，發現長度為20-30 nm，直徑為3-5 nm的α-Fe2O3納米棒隨機附著在GO納米片層上。通過對比實驗研究GO對產物形貌結構的影響，發現在沒有GO的體系中，α-Fe2O3納米棒會高度取向形

6、成中空球。與純α-Fe2O3顆粒相比，α-Fe2O3/GO納米復合材料展現出在紫外光照射下對羅丹明B很好的光催化性能。
　　4.α-Fe2O3/TiO2復合材料的制備及其性能研究
　　在尿素的調控作用下，通過水熱合成方法成功制備了α-Fe2O3/TiO2復合材料。采用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對該樣品進行表征后發現:這種復合材料具有特殊的球棒結構，其成分是由α-Fe2O3和TiO2組成的，其中球的直徑在