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锗酸锌基和氧化锰基无机—有机纳米杂化材料的制备与性能

王滕  
【摘要】:在纳米材料合成日趋成熟的背景下,多功能型复合结构的无机-有机纳米杂化材料引起了人们越来越多的关注。无机-有机纳米杂化材料不是两种组分的简单组合,而是发挥两种组分的优势从而达到-种协同效应,在光电、光催化、吸附、离子交换和传感器方面有潜在的应用前景。因此,探索性能优异的无机-有机纳米杂化材料是目前亟待发展的研究课题。 本文围绕无机-有机小分子纳米杂化材料和无机-高聚物纳米杂化材料进行展开,分别研究了Zn2GeO4-DETA、SiO2/PNIPAM、 Zn2GeO4/PNIPAM以及MnO2/PPy无机高聚物纳米结构。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)等表征手段对所得杂化材料的结构、性能进行了详细的讨论分析,具体的研究内容如下: (1)利用溶剂热法在二乙烯三胺存在的条件下制备了Zn2GeO4-DETA纳米束,形貌为新奇的哑铃形,组成纳米束的纳米线长度约为5-8μm。和纯无机相材料相比,此材料展示出了不同的荧光性能,发射光谱在405nm和421nm处出现了强烈的发射峰。 (2)利用Stober法制备了形貌均一的介孔二氧化硅纳米小球,直径为100nm,在其表面包覆了一层功能高分子PNIPAM,从而成功制备出了SiO2/PNIPAM纳米杂化材料,利用多种表征手段对其微观结构及组成进行了表征分析。在无机材料锗酸锌纳米线的表面包覆上了一层功能高分子PNIPAM,其特征基团已经通过红外光谱表征出来,表明成功制备出了无机-高分子纳米复合材料Zn2GeO4/PNIPAM。 (3)以高锰酸钾为反应原料,酸性环境中利用水热法在140℃下反应10h获得了MnO2纳米线。在没有表面活性剂和氧化剂的条件下,以MnO2作为模板和引发剂,酸性条件下引发了吡咯的聚合反应,最终形成了MnO2/PPy核壳结构。将MnO2/PPy纳米复合材料制备成电容器电极,在1、2、5、10、20、50mV/s扫描速率下获得了循环伏安曲线,随着扫描速率的增大,循环伏安曲线围成的面积变大,但是其基本形状未发生较大的变化,说明该工作电极的质量传输与电子迁移性质较好,电容特性类似。但是通过计算获得的面积比电容较小,材料的电化学性能还有待提高。


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