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VO_x纳米材料的水热合成与电泳沉积研究

周海佳  
【摘要】: 钒氧化物(VO_X)纳米材料具有优异的物理和化学性质,在催化、传感以及电化学等众多领域应用潜力巨大。目前,VO_X纳米材料的制备与应用研究已成为当今材料研究领域的新热点。因此,VO_X纳米材料不同制备方法及其机制的探索具有重要意义。 本论文采用水热合成和电泳沉积两种方法成功制备了VO_X纳米材料,系统研究了VO_X纳米材料的形貌、结构和生长机制,探索VO_X纳米材料的可控合成工艺。主要内容与结果如下: 1.采用V_2O_5·nH_2O溶胶作为前驱物,成功水热合成出纳米管和纳米花等VO_X纳米材料。水热处理时间在1天-5天内可以获得层状结构的VO_X纳米管。VO_X纳米管外径约80-130nm,内径约10-50nm,管壁层间距约为3nm;管壁具有V_7O_(16)晶体结构。适当延长水热时间(6天-7天)会破坏纳米管的结构,并伴随有纳米带和纳米花等VO_2纳米材料的生成。 2.系统研究了VO_X纳米管的结构及其水热合成机制。对比V_2O_5·nH_2O凝胶与VO_X纳米管结构发现,VO_X纳米管壁内原子的排布发生了较大的变化,这是水热合成的特殊条件所致。通过对VO_X纳米管的水热合成机制和VO_X纳米材料形貌和结构的衍变机制系统分析我们得出,质子化的有机长链胺分子和一定量V~(4+)的产生是纳米管形成和生长的重要因素。 3.采用NH_4VO_3的乙醇溶胶作为前驱物,在不同条件(电压,溶胶浓度,硝酸浓度以及电极)下进行电泳沉积实验,并讨论其沉积机制。我们推断该电泳沉积的理想沉积参数应该是:电压为30-40V,溶胶浓度为0.01M,硝酸浓度为0.8%,沉积电极为阳极。适当温度条件的后续热处理有助于材料结晶和致密,对可能的应用有帮助。


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