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、隨著納米科學與技術的研究和進展,一維納米材料由于其特殊的性能和廣闊的應用前景而引起了許多科學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其相關性能進行研究具有重要的意義。本論文的目的在于以簡單的化學液相合成路線制備具有一維結構的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納米棒結構;利用水熱法合成一維ZnO/ZnS異質結構納米材料;同樣使用水熱法得到一維C

2、uS分級結構納米材料。對得到產物的形貌和微結構進行了表征,系統地研究了影響產物形貌的實驗條件并對形成機理進行探討。通過大量的實驗研究,主要獲得了以下幾個重要成果:
　　 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,并對產物的電化學儲氫性能進行研究。實驗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。通過調節沉淀劑的濃度以及反應的時間、溫度可以控制產物的形貌

3、。通過對產物的形貌及微結構的表征,我們發現反應溶液的濃度越高、反應溫度越高,越傾向于生成MnO2,反之則傾向于生成Mn3O4?；谘趸i納米材料是由結構單元[MnO6]和[MnO4]以不同的方式排列而成,所以其結構中存在許多孔洞和通道,我們研究了一維λ-MnO2和γ-Mn3O4納米棒結構材料的電化學儲氫性能,結果表明兩種材料都具有較好的電化學儲氫性能,其儲氫容量分別達到了120 mAh/g和180 mAh/g。
　　 2、采用水

4、熱法合成了一維ZnO/ZnS異質結構納米材料并對其光學和氣敏性能進行研究。實驗采用Na2S2O3作為硫源,OT氣溶膠作為表面活性劑,在zn片上直接生長一維納米棒結構。通過控制Na2S2O3的濃度以及反應時間和溫度,合成不同形貌的ZnO、ZnO/ZnS、ZnS一維納米材料。通過對比實驗發現ZnO/ZnS異質結構屬于同步形核生長的過程。最后對材料的光學性能和氣敏性能進行研究。光致發光光譜顯示合成的一維ZnO/ZnS異質結構納米材料在523

5、nm和576 nm處有兩個綠光發射峰。氣體敏感性測試證實其對乙醇氣體具有很好的敏感性。
　　 3、設計了一種新穎的“離子剪裁”路線合成了一維CuS分級結構材料并對其紫外可見吸收光譜進行研究。實驗以FeCl2、CuCl2和Na2S2O3·5H2O作為反應物,在水熱條件下得到產物。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對反應得到的產物的結構、形貌以及性能進行了表征。整個體系在開始階段形成了FeS2