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树枝状铜、银及其合金的水热合成研究

贾雷  
【摘要】:IB族金属纳米材料由于在催化﹑电学﹑磁学和光学等方面具有优良的性能,越来越受人关注;其材料在传感器﹑电池﹑器件﹑催化及生物学等领域有着广泛的应用前景。探索相似形貌晶体的合成方法和形成机理,对于研究纳米材料的结构与性质的关系﹑开发新材料﹑降低开发成本﹑得到性能优异价格低廉的材料具有重要意义。用简单方法制备出大小合适﹑形貌统一的纳米材料并且科研成本低,这一直是科研工作追逐的目标。枝晶纳米材料因有特殊的分级结构特点及大的比表面积﹑热和电的良好传输性能及催化性能深受人们喜爱。 本文主要工作有:利用水热法,分别使用CuSO_4和AgNO_3,以红磷为还原剂,通过控制反应条件,制备了铜枝晶和银枝晶,使用XRD、SEM、TEM、循环伏安等手段对产品进行了表征,并研究了影响产品组成及形貌的各种因素。实验表明,以氨为络合剂﹑适当的温度、溶液的PH值﹑SO_4~(2-)是影响产品形貌的关键;适量的温度﹑络合剂﹑溶液的PH值可使反应达到非平衡条件,有利于枝晶的生成。SO_4~(2-)在这种实验条件下是枝晶形成的重要因素。在实验的基础上,初步探讨了Cu枝晶和Ag枝晶生长机理。利用循环伏安对铜枝晶性能进行了研究。 以AgNO_3﹑Cu(NO_3)_2和氨水为原料,添加适量的浓H_2SO_4作为控制剂,采用水热法,成功合成了形貌单一、尺寸均一的铜银合金枝晶。使用SEM、TEM、XRD等手段对产品进行了表征。结果表明所得产品为树枝状结构,结晶良好,形貌单一。通过一系列的对比实验,提出了枝晶的可能的形成机理。 本论文的创新点在于使用安全绿色的原料,采用操作简单的水热法快速合成了形貌可控、分散性好、形貌和尺寸统一的枝晶。采用的合成路径,与同类方法相比,反应条件最易控制、形貌更统一、并能够抑制枝晶的团聚。


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