收藏本站
《广西师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究

张宝华  
【摘要】:低维纳米超结构材料由于比普通纳米单体材料具有更好的光学、电学和磁学等性能,因而是当前材料科学研究的热点之一。ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ型半导体材料,纳米级ZnO出现的量子尺寸效应,使其能隙变宽,导带电位更负,价带电位更正,从而获得更强的氧化-还原能力,大大提高了催化活性。SnO2基锂离子电池负极材料因其理论初始容量高,目前已在电池研究领域崭露头角。中孔多面体密堆积碳材料集合了多种优点于一身,它将使不同应用领域发生重大的变革,如气体分离、水净化、催化剂和电化学应用中的电极材料等。 在本论文中,我们主要采用水热法制备了多种形貌新颖的低维纳米超结构材料,其中包括蒲公英状镓掺杂的ZnO/硬脂酸复合物材料、核壳结构的SnO2@C纳米链材料以及中孔多面体密堆积的碳材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等表征手段对样品的晶型、形貌、结构进行了分析,还采用荧光光谱(PL)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)等分析手段对所得产物的结构和性质等进行了进一步表征,并初步探讨了材料可能的形成机理。对其中相关材料还进行了光催化降解模拟污染物和电化学性能测试。 论文的具体内容如下: 第一章简单介绍了纳米材料的定义、性质、常用的制备方法和表征手段。就纳米超结构材料的合成及生长机理做了简单的概述。分别就纳米半导体光催化剂和锂离子电池的应用、原理和研究状况进行了简单的介绍。 第二章介绍了蒲公英状镓掺杂氧化锌/硬脂酸纳米复合物(Ga-doped ZnO/SA-NCs)的合成、表征、可能的形成机理及其光催化性能。采用水热法合成由直径为20-50 nm,长1-4μm的纳米棒并列构成的蒲公英状Ga-doped ZnO/SA-NCs,并从改变镓金属掺入量,改变反应时间等方面对其形成机理进行了探讨。结果表明,如果镓不参与反应便会形成纳米片状样品,纳米棒则是随着时间的延长而变长。以这些结果为依据,我们推测蒲公英状样品可能的形成机理是:前驱物分解后的产物着附在镓液滴表面,镓液滴在不断传送分解产物供纳米棒生长的同时自己也发生化学反应参与到样品生成中,最终以镓液滴耗尽结束反应。为了探讨这种蒲公英结构镓掺杂样品的光催化性能,我们将制备得到的材料作为光催化剂进行罗丹明B的光降解测试,最后测得样品在氙灯光照(模拟太阳光)下的光降解率可达60%。 第三章介绍了核壳结构SnO2@C纳米链超结构材料的合成、表征、可能的形成机理及其电化学性能。采用水热法合成了碳壳厚为2-10 nm,以6 nm粒径左右的Sn02纳米簇为核的核壳粒子组成的纳米链,并从改变焙烧过程中保护气体的流速以及焙烧温度、时间,葡萄糖加入量等对比实验,对其形成机理进行了探讨和研究。结果表明,高温下得到核壳结构SnO2@C的关键是控制好保护气体为低流速,通过调整水热过程中葡萄糖的用量可以得到不同的碳层厚度,随着焙烧时间的延长样品的结构不会发生变化,只是Sn02纳米粒子的粒径会稍微变大。以这些结果为依据,我们推测核壳结构SnO2@C纳米链超结构样品可能的形成机理中碳多聚物起主要的作用,适当含量的碳可以将团聚的SnO2NPs分散成纳米簇,还像桥梁一样成为SnO2NPs之间连接的介质,碳包裹在外层促进形成了核壳结构的纳米链。我们将不同碳层厚度的材料用于锂离子电池负极材料中,结果发现具有8 nm碳层壳的SnO2@C纳米链材料电极,在300 mA/g电流密度下,经过100个充放电循环后电池容量仍能高达650 mAh/g。 第四章介绍了中孔多面体碳材料的合成、表征、可能的形成机理。采用葡萄糖水热碳球经醋酸锂处理后,再经高温焙烧制得了孔径约30 nm的多面体碳球,并且碳球自发密堆积成宏观可裁剪的块体材料。通过改变试剂用量、改变焙烧温度和时间等对比试验对其形成机理进行了探讨。结果表明样品可能的形成机理是:N,N-二甲基甲酰胺(DMF)把葡萄糖水热碳球溶胀后,醋酸锂对其实施锂离子嵌入,随后的高温处理使得碳酸锂熔盐析出,从而制得了这种具有广泛应用前景的碳材料。 第五章对本论文的工作进行了总结和展望。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 高铁,钱朝勇;TiO_2光催化氧化水中有机污染物进展[J];工业水处理;2000年04期
2 邢兰兰;王艳;彭梦;罗永松;李家麟;;纳米Cu_2O开口空心球的制备及其光催化性能的研究[J];湖北大学学报(自然科学版);2008年03期
3 邓祥义,向兰,金涌;液相化学沉淀法制备纳米NiO探索[J];哈尔滨工业大学学报;2002年02期
4 刘颖;孙太龙;;掺镓ZnO微米棒的制备和光学特性研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2007年06期
5 唐致远,阮艳莉;新型锂离子电池正极材料的研究进展[J];化工进展;2004年08期
6 王福玉,梁增辉;TiO_2光催化剂及在水处理中的应用[J];环境与健康杂志;2002年03期
7 刘畅;涂友超;罗永松;;多缺陷碳纳米管的制备及其光催化性能研究[J];河南师范大学学报(自然科学版);2008年04期
8 施尔畏,夏长泰,王步国,仲维卓;水热法的应用与发展[J];无机材料学报;1996年02期
9 张立德,牟季美;物理学与新型(功能)材料专题系列介绍(Ⅲ) 开拓原子和物质的中间领域──纳米微粒与纳米固体[J];物理;1992年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄飞;TiB_2陶瓷颗粒在HF和H_2O_2液体中组成、结构和性能演变规律的研究[D];武汉理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
3 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
4 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
5 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
6 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
7 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
8 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
9 安骏;刘吉华;辛寅昌;;树脂纳米铈防辐射复合材料的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2006年08期
10 郭冬勇,赵德国;纳米材料的现行测量技术[J];安徽教育学院学报;2002年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周小丽;毕红;;磁性Fe3O4纳米线的合成与磁性能研究[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
2 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
3 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
4 徐祥宁;刘军;陈彩风;陈萍;;水热法制备NBBT无铅压电陶瓷粉体的研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
5 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
7 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
8 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年
9 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
10 王敏;;纳米材料在丝绸文物保护上的应用[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨春;羟基磷灰石(HAP)材料制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
4 王爱萍;改性纳米二氧化钛薄膜制备及其在模拟海水中光生阴极保护性能研究[D];中国海洋大学;2010年
5 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
6 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
7 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
8 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
9 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
10 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
2 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
3 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
4 王青尧;锑基纳米材料的水热法制备及表征[D];山东科技大学;2010年
5 田维亮;线切割废砂浆制备白炭黑及改性研究[D];山东科技大学;2010年
6 朱利文;常压酸化法制备无水硫酸钙晶须工艺研究[D];山东科技大学;2010年
7 尹永琦;多端耦合量子点体系量子输运特性的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
9 甘自保;贵金属及其合金/碳纳米管复合材料的制备与表征[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏文勇,张瑞林;TiB_2等C_(32)型化合物价电子结构分析[J];北京理工大学学报;2000年05期
2 汪圣龙,唐浩林,潘牧,木士春,袁润章;膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响[J];材料导报;2003年10期
3 王雅东,艾新平,杨汉西;过渡金属二硼化物作为高容量负极的研究[J];电化学;2005年01期
4 时桂杰;光催化氧化处理水中污染物的研究现状及发展趋向[J];环境科学与技术;1998年03期
5 蔡炽柳;;氢能及其应用前景分析[J];能源与环境;2008年05期
6 李亚栋,李成韦,郑化桂,李龙泉,段镶锋,钱逸泰;混合溶剂中纳米级NiO的制备及表征[J];高等学校化学学报;1997年12期
7 于景荣,衣宝廉,邢丹敏,刘富强,张华民,徐青,梁鑫淼;燃料电池用磺化聚苯乙烯膜降解机理及其复合膜的初步研究[J];高等学校化学学报;2002年09期
8 吴洪,王宇新,王世昌;用于聚合物电解质膜燃料电池中的质子导电膜[J];高分子材料科学与工程;2001年04期
9 黄飞;傅正义;王为民;王皓;王玉成;张金咏;张清杰;;二硼化钛陶瓷在不同温度下的氧化行为(英文)[J];硅酸盐学报;2008年05期
10 施尔畏,夏长泰,仲维卓,华素坤,殷之文;水热条件下钛酸钡粉体晶粒形成机理[J];硅酸盐学报;1996年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 尹诗斌;质子交换膜燃料电池用Pt/TiB_2催化剂的稳定性研究[D];武汉理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田顺宝,林祖纕,郭祝崑;Na_3In_2(PO_4)_3的高温相转变[J];无机材料学报;1987年04期
2 蒋华,李方华;Bi_2(Sr_(0.9)La_(0.1))_2CoO_y晶体超结构的电子晶体学研究[J];电子显微学报;1998年05期
3 李志红,华贲,尹清华;基于专家系统与遗传算法的有分流换热网络的最优综合[J];石油学报(石油加工);1999年02期
4 闫志国,钱宇,李秀喜;化工过程综合问题MINLP算法中整型变量的连续化[J];高校化学工程学报;2005年05期
5 张勤;崔国民;关欣;;基于多重群体遗传算法的换热网络同步综合[J];化学工程;2007年05期
6 陈挹;蒋宁;盛颂恩;高增梁;;基于超结构优化的换热网络ΔT-贡献值方法[J];化工进展;2009年S1期
7 王金国,陈国良,孙祖庆,叶恒强;TiAl+Nb系中一个新的三元有序金属间化合物的结构[J];金属学报;1994年11期
8 陈亮维,黄炳醒,刘雄,马丽华;Pd-20W合金固溶体的结构分析[J];贵金属;2002年02期
9 孙世连,金思毅,赵文;基于CSTR的反应器网络综合目标策略法[J];河北化工;2004年04期
10 李国武;施倪承;马喆生;熊明;唐攀科;;调制结构矿物晶体的单晶X射线衍射特征[J];矿物学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李伟;;基于超结构的狼羊草模型[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
2 聂长江;石友国;虞红春;周玉清;李建奇;;Na_xCoO_2(0.75≤x≤1.0)中超结构的透射电镜研究[A];第十三届全国电子显微学会议论文集[C];2004年
3 石洪涛;齐利民;马季铭;;正负混合反胶束体系中无机纳米带有序超结构的合成与调控[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
4 刘淑娟;俞书宏;;新颖NiO超结构的合成及其反应机理的研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
5 俞书宏;;仿生合成与特殊无机纳米结构的构筑[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
6 李艳荣;甘志永;牛红艳;韩敏;包建春;;原位组装瓜子状PbSe纳米晶形成新颖的四重对称超结构[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
7 陈挹;蒋宁;盛颂恩;高增梁;;基于超结构优化的换热网络△T-贡献值方法[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
8 俞书宏;;无机和无机/有机复合纳米结构的仿生合成与构筑[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 顾辉;卫崇德;张金龙;尹道乐;;超导LaBa_(2-x)Ca_xCu_3O_7,材料的相分析和超结构[A];第六次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1990年
10 张旦闻;赵冬梅;;Cu-Ni-Si合金时效早期的有序结构[A];第三届中国热处理活动周暨第六次全国热处理生产技术改造会议论文专辑[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 本报记者 葛荣根;光明乳业打响“三大战役”[N];上海证券报;2008年
2 本报记者 潘红敏;光明乳业 新单品销售将破亿元[N];证券日报;2008年
3 车飞;北京古北口香草园规划设计[N];中华建筑报;2009年
4 ;纳米技术在微电子学上的应用[N];中国电子报;2002年
5 徐娆 杨琴;江西规定事业单位超编者可纳入岗位设置管理[N];中国改革报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张健;菲波纳契准周期超结构光纤光栅制备与特性研究[D];吉林大学;2009年
2 李国武;CCD平面探测X射线单晶衍射新技术开发及在调制结构研究中的应用[D];中国地质大学(北京);2005年
3 秦敬玉;液体Al-Fe合金的微观不均匀结构研究[D];山东工业大学;1998年
4 孙彦刚;Zn基微/纳米超结构的可控合成、表征及性能[D];东华大学;2010年
5 杨霞;间歇过程用水网络综合的研究[D];青岛科技大学;2008年
6 李英;废水最小化的过程集成方法研究[D];大连理工大学;2003年
7 魏关锋;用遗传/模拟退火算法进行具有多流股换热器的换热网络综合[D];大连理工大学;2003年
8 朱路平;微纳米结构磁性材料的设计、制备及磁性能研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
9 郭晓辉;有机分子模板及溶剂效应控制下的碳酸盐的矿化结晶及机理研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 张海涛;磁性纳米材料的控制合成和物性研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈丽明;纳米氧化锌及超结构的合成和表征[D];南京工业大学;2004年
2 贾淑香;反应器网络综合超结构优化方法的研究[D];青岛科技大学;2006年
3 林海波;炼油厂生产计划及氢网络研究[D];浙江大学;2002年
4 吕银生;超分子模板调控合成高规整度有机桥基梯形聚硅氧烷[D];北京化工大学;2008年
5 刘军;镇海炼化氢气网络优化研究[D];浙江大学;2004年
6 吕欣;对中国大学生英语论说文文本的探索性研究[D];中南大学;2006年
7 贾涛;换热网络优化节能技术的研究[D];北京化工大学;2008年
8 杨杉杉;超结构换热器网络的综合—分析解模型在遗传/模拟退火算法中的应用[D];同济大学;2007年
9 张毅;炼油厂氢气网络集成技术的研究[D];浙江大学;2003年
10 郭万里;一维钒氧化物纳米材料的可控组装、结构与性能[D];武汉理工大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026