过渡族金属氧化物纳米材料的水热法制备及表征

论文摘要

纳米材料／纳米结构由于新颖的物理、化学和生物学特性以及在纳米器件中的潜在用途成为当今材料领域中十分重要的研究对象。水热法由于设备简单，成本低，可控性好，制备的材料纯度高、结晶好等优点，广泛用于纳米材料的制备。本文采用有机物辅助水热法合成了CuO纳米花、Co3O4纳米线、ZnO纳米荔枝，还合成了过渡族金属氧化物纳米片、纳米球。通过透射电镜（TEM）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）等手段对上述纳米材料／纳米结构进行了表征。本文的主要结果如下：1．提出N-N-二甲基甲酰胺辅助溶剂热法合成CuO空心花状纳米结构，并且探讨了相关的形成机理。以这种CuO空心花状纳米结构作为负极材料的锂离子电池的放电容量和循环寿命都优于以实心CuO纳米颗粒作为负极材料的锂离子电池。2．利用水热法先制备出一维碱式碳酸钴纳米结构，再利用后续热处理得到Co3O4纳米线。以Co3O4纳米线作为负极的锂离子电池首次放电容量达到1540mAhg-1，经过10个充放电循环之后，放电容量稳定在1100 mAhg-1。3．利用乙二醇辅助溶剂热法制备出荔枝状ZnO纳米结构，该结构是由直径在50nm左右，长度为几百纳米的ZnO纳米棒自组装形成的。荔枝状ZnO纳米结构由于具有很大的比表面积而在室温下对酒精和氨气有很高的灵敏度和快速的响应恢复。4．通过甲醛的还原作用结合水热法制备了金属氧化物（Fe2O3）纳米球。研究发现，由于甲醛的还原作用，Fe3+离子先被还原成非晶态Fe纳米球核心，通过水热过程中的长大和氧化形成Fe2O3纳米球。5．提出了一种普适的柠檬酸辅助水热制备六角晶系金属氧化物纳米片的方法。实验发现柠檬酸的鳌合作用限制了六方晶系晶体的C轴方向的生长，这是形成六角晶系金属氧化物纳米片的关键。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 氧化物纳米材料的制备方法
• 1.2.1 水热和溶剂热法
• 1.3 纳米材料的应用
• 1.3.1 传输特性
• 1.3.2 纳米传感器
• 1.3.3 纳米激光器
• 1.3.4 纳米气敏传感器
• 1.3.5 锂离子电池负极材料
• 1.4 小结
• 第2章 花状氧化铜纳米结构的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 花状氧化铜纳米结构的制备
• 2.2.2 样品的测试
• 2.3 实验结果分析和讨论
• 2.4 小结
• 第3章 氧化钴纳米结构的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 氧化钴纳米线的制备
• 3.2.2 样品的测试
• 3.3 实验结果分析和讨论
• 3.4 小结
• 第4章 荔枝状氧化锌纳米结构的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 荔枝状氧化锌纳米结构的制备
• 4.2.2 样品的测试
• 4.3 实验结果分析和讨论
• 4.4 小结
• 第5章 有机物辅助水热法制备金属氧化物纳米片和纳米球的普遍方法及其表征
• 5.1 引言
• 5.2 金属氧化物纳米片的制备
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.2 样品的测试
• 5.2.3 实验结果分析和讨论
• 5.2.4 结论
• 5.3 金属氧化物纳米球的制备
• 5.3.1 实验过程
• 5.3.2 样品的测试
• 5.3.3 实验结果分析和讨论
• 5.3.4 结论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢