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《兰州大学》 2009年
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纳米材料的水热法制备与表征

潘清涛  
【摘要】: 自从碳纳米管发现以来,低维纳米结构材料得到了广泛关注,提出了很多新的研究方向,包括纳米材料制备方法、纳米器件、纳米生物学和纳米催化等。纳米材料的制备中最重要的就是如何精确控制纳米材料的尺寸、维数、成份和结构。 本论文主要是探索无机纳米材料的水热合成新方法、新路线,优化其合成条件,探索其反应机理,研究其应用。利用各种手段,对样品的形貌、成份、结构和性能进行了测试和分析,得到了以下主要结果: 1. Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)纳米卷 利用PVA辅助水热法制备了结晶良好的Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)纳米卷,提出了纳米卷的卷曲生长机制。 2.NiS纳米花与纳米棒的制备 利用水热法在200℃制备了晶化良好的棒状和花状NiS纳米结构。研究了反应时间和反应温度对其形貌的影响,提出了两步分裂生长机制。 3.枝状CdS的制备及其光致发光研究 利用3CdS04·8H_2O和SC(NH_2)_2作为原材料,水热法制备了树枝状CdS。观察到样品在485、561和617 nm处有三个可见发光峰,在750 nm处有一个红外发光峰。研究了其可能的发光机制。 4.纺锤状Co掺杂ZnO的制备 采用低温水溶液方法制备了Co掺杂量为2-5 at.%的纺锤状ZnO粉末,观察到样品为六角纤锌矿结构,没有其他任何杂质相存在。发现Co~(2+)替代了ZnO晶格内的Zn位置,没有Co金属和其他Co氧化物存在。样品具有良好的室温铁磁性,指出磁性起源可能与样品内的氧缺陷有关。 5.枝状α-Fe_2O_3的制备 水热法制备了枝状α-Fe_2O_3,其主干长度为1-4:5μm。发现样品具有良好的室温铁磁性,来自于样品的形状各向异性。在0.1、0.2、和1 mA/cm~2的放电电流密度下,树枝状α-Fe_2O_3锂离子电池的首次放电容量分别为1560,1095和670mA h/g,均高于目前商用的石墨碳。但是,其循环寿命比较短,需要进一步改进。 6.束状CuO的制备 低温120℃水热法制备了束状CuO,提出了束状形貌的生长过程。把样品作为锂电池负极,电池的首次放电容量为965 mAh/g,循环41次后,样品的放电容量仍高达580 mAh/g。发现样品具优良的电化学活性,可以用来制备高功率的二次电池。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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