论文摘要
纳米材料学是近二十多年来科学家们一直潜心研究的学科。纳米材料的尺寸在100 nm之内,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,在光、电、力、磁、声等领域有着广泛应用和潜在价值。金属氧化物纳米材料是近年来人们研究的热点之一,其在光电、催化、气敏、磁性、污染物处理以及锂电池等领域有着广泛的应用前景,而形貌、尺寸、维度等的调控对纳米材料最终进入应用领域具有重要意义。本论文采用多种制备方法合成了尺寸、形貌、维度不同的纳米金属氧化物,并研究了其相关物性和应用,主要包括以下内容：1.氧化钛基纳米结构的合成与物性分析（1）采用水热方法合成了H2Ti307纳米管和Na2Ti307纳米线,通过XRD、SEM、TEM对产物的形貌、晶相、结构组成等进行了表征；使用光吸收、光催化、荧光实验和热重分析得出纳米管有更好的光吸收和光催化性能,纳米线具有更强的荧光发射和更好的热稳定性。电化学循环伏安曲线表明钛酸纳米管和钛酸钠纳米线在0-1.0v的电压范围内对H202没有电催化作用,对半胱氨酸都有电催化作用。此外利用在原水热反应体系中引入过渡金属离子（Zn2+、Co2+）,对纳米管进行了锌源和钴源的掺杂,通过紫外可见光（UV-vis）吸收测试发现掺杂样品在一定程度上拓宽了光吸收范围,由紫外区向可见光区或红外区偏移。（2）通过一种低温常压的合成方法—复合氢氧化物媒介法（composite-hydroxide-mediated, CHM）合成出多层Ti02（B）纳米片,并进行了后处理：在450℃煅烧2h后多层Ti02（B）纳米片转变成方形Ti02（B）纳米粒子；在130℃水热反应3d后多层Ti02（B）纳米片变成了多层锐钛矿Ti02纳米片。通过XRD、SEM、TEM等表征对产物的形貌、尺寸、结构组成、晶相等变化进行了分析和比较；多层Ti02（B）纳米片在400℃之后发生形貌改变、450℃烧结后得到的方形Ti02（B）纳米粒子稳定性变得更好、锐钛矿Ti02纳米片在约650℃时会转变晶型；多层Ti02（B）纳米片用于吸附Cr（VI）达到一定的效果；锐钛矿Ti02纳米片在光吸收和光催化方面性能较优越。2.氧化铈纳米结构的合成与物性分析采用简单的溶剂热法合成了球状纳米Ce02,高分辨的透射电镜显示出球状纳米CeO2是由大量3-5 nm的小球团聚而成的,并且由于小球之间的空隙使得Ce02纳米球具有了多孔性。光学实验证明,带隙值为2.70 ev的多孔Ce02纳米球有着优于块体CeO2（Eg=3.19 ev）的光学吸收性能,并具有蓝光发射和红光发射的光致发光性能；光催化50mg/L的甲基橙降解率为44.55%；多孔Ce02纳米球在处理模拟废水中的Cr（Ⅵ）和罗丹明（RhB）时表现出优越的吸附性能,吸附效率分别达到了94%和85%以上；电催化实验显示,多孔Ce02纳米球在0-1.0 v电压范围内能电催化半胱氨酸。3.氧化铜纳米结构的合成与物性分析通过以无水的复合氢氧化钠和氢氧化钾为溶剂,三水硝酸铜为原料用复合氢氧化物媒介法在200℃反应24h合成了花状CuO纳米结构,由叶层叠组装而成,形似花状；叶形呈两头尖中间宽,单片叶的厚度小于50 nm,叶宽约200-500 nm,叶长约2μm在叶片上有许多凸起的微粒,使叶面呈现毛糙感。光学实验证明,花状CuO纳米结构的光吸收范围在红外光区；在吸附模拟污水中的RhB时显示为慢速的化学吸附过程,吸附效率约为53%。
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摘要ABSTRACT目录第一章 绪论1.1 引言1.2 纳米材料概述1.3 金属氧化物纳米结构概述1.3.1 金属氧化物纳米结构的制备方法1.3.1.1 固相法1.3.1.2 气相法1.3.1.3 液相法1.3.2 影响金属氧化物纳米结构性能的因素及研究进展1.4 课题的提出和研究内容2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的合成及物性分析'>第二章 H2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的合成及物性分析2.1 引言2Ti3O7纳米管及其掺杂样品与Na2Ti3O7纳米线的合成及物性分析'>2.2 H2Ti3O7纳米管及其掺杂样品与Na2Ti3O7纳米线的合成及物性分析2.2.1 实验部分2.2.1.1 实验药品试剂2.2.1.2 实验过程2.2.2 性能表征2.2.3 实验结果与讨论2.2.3.1 纳米管与纳米线的形貌和结构2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的红外图谱'>2.2.3.2 H2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的红外图谱2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的热稳定性'>2.2.3.3 H2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的热稳定性2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的光学性能'>2.2.3.4 H2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的光学性能2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的电催化性能'>2.2.3.5 H2Ti3O7纳米管与Na2Ti3O7纳米线的电催化性能2Ti3O7纳米管的光吸收性能'>2.2.3.6 过渡金属掺杂的H2Ti3O7纳米管的光吸收性能2.3 本章小结2（B）纳米片的合成与后处理及物性分析'>第三章 多层TiO2（B）纳米片的合成与后处理及物性分析3.1 引言2（B）纳米片的合成与后处理及物性分析'>3.2 多层TiO2（B）纳米片的合成与后处理及物性分析3.2.1 实验部分3.2.1.1 实验药品试剂3.2.1.2 实验过程3.2.2 性能表征3.2.3 实验结果与讨论2（B）纳米片与后处理样品的形貌和结构'>3.2.3.1 多层TiO2（B）纳米片与后处理样品的形貌和结构2（B）纳米片与后处理样品的红外与拉曼测试'>3.2.3.2 多层TiO2（B）纳米片与后处理样品的红外与拉曼测试2（B）纳米片与后处理样品的热稳定性'>3.2.3.3 多层TiO2（B）纳米片与后处理样品的热稳定性2（B）纳米片与后处理样品的吸附性能'>3.2.3.4 多层TiO2（B）纳米片与后处理样品的吸附性能2（B）纳米片与后处理样品的光学性能'>3.2.3.5 多层TiO2（B）纳米片与后处理样品的光学性能3.3 本章小结2纳米球的合成及物性分析'>第四章 多孔CeO2纳米球的合成及物性分析4.1 引言2纳米球的合成及物性分析'>4.2 多孔CeO2纳米球的合成及物性分析4.2.1 实验部分4.2.1.1 实验药品试剂4.2.1.2 实验过程4.2.2 性能表征4.2.3 实验结果与讨论2纳米球的形貌和结构'>4.2.3.1 多孔CeO2纳米球的形貌和结构2纳米球的光学性能'>4.2.3.2 多孔CeO2纳米球的光学性能2纳米球的光催化性能'>4.2.3.3 多孔CeO2纳米球的光催化性能2纳米球的吸附性能'>4.2.3.4 多孔CeO2纳米球的吸附性能2纳米球的电催化性能'>4.2.3.5 多孔CeO2纳米球的电催化性能4.3 本章小结第五章 花状CuO纳米结构的合成及物性分析5.1 引言5.2 花状CuO纳米结构的合成及物性分析5.2.1 实验部分5.2.1.1 实验药品试剂5.2.1.2 实验过程5.2.2 性能表征5.2.3 实验结果与讨论5.2.3.1 花状CuO纳米结构的形貌和结构5.2.3.2 花状CuO纳米结构的红外光谱5.2.3.3 花状CuO纳米结构的吸附性能5.2.3.4 花状CuO纳米结构的光吸收性能5.3 本章小结第六章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献致谢攻读学位期间取得的研究成果
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