摘要: 随着纳米科学与技术的研究和进展,一维纳米材料由于其特殊的性能和广阔的应用前景而引起了许多科学工作者们广泛的研究兴趣。因此控制合成具有特殊形貌的一维纳米材料并对其相关性能进行研究具有重要的意义。本论文的目的在于以简单的化学液相合成路线... 展开 随着纳米科学与技术的研究和进展,一维纳米材料由于其特殊的性能和广阔的应用前景而引起了许多科学工作者们广泛的研究兴趣。因此控制合成具有特殊形貌的一维纳米材料并对其相关性能进行研究具有重要的意义。本论文的目的在于以简单的化学液相合成路线制备具有一维结构的MnO2,Mn3O4,ZnO/ZnS,CuS等纳米材料。通过液相法制备了一维λ-MnO2和γ-Mn3O4纳米棒结构;利用水热法合成一维ZnO/ZnS异质结构纳米材料;同样使用水热法得到一维CuS分级结构纳米材料。对得到产物的形貌和微结构进行了表征,系统地研究了影响产物形貌的实验条件并对形成机理进行探讨。通过大量的实验研究,主要获得了以下几个重要成果: 1、采用双极性二元液相合成法制备了一维λ-MnO2和γ-Mn3O4纳米棒,并对产物的电化学储氢性能进行研究。实验使用氯化锰作为沉淀剂,在水(氨水)相和苯相二元体系中控制合成多种形貌的锰氧化物一维纳米材料。通过调节沉淀剂的浓度以及反应的时间、温度可以控制产物的形貌。通过对产物的形貌及微结构的表征,我们发现反应溶液的浓度越高、反应温度越高,越倾向于生成MnO2,反之则倾向于生成Mn3O4。基于氧化锰纳米材料是由结构单元[MnO6]和[MnO4]以不同的方式排列而成,所以其结构中存在许多孔洞和通道,我们研究了一维λ-MnO2和γ-Mn3O4纳米棒结构材料的电化学储氢性能,结果表明两种材料都具有较好的电化学储氢性能,其储氢容量分别达到了120 mAh/g和180 mAh/g。 2、采用水热法合成了一维ZnO/ZnS异质结构纳米材料并对其光学和气敏性能进行研究。实验采用Na2S2O3作为硫源,OT气溶胶作为表面活性剂,在zn片上直接生长一维纳米棒结构。通过控制Na2S2O3的浓度以及反应时间和温度,合成不同形貌的ZnO、ZnO/ZnS、ZnS一维纳米材料。通过对比实验发现ZnO/ZnS异质结构属于同步形核生长的过程。最后对材料的光学性能和气敏性能进行研究。光致发光光谱显示合成的一维ZnO/ZnS异质结构纳米材料在523 nm和576 nm处有两个绿光发射峰。气体敏感性测试证实其对乙醇气体具有很好的敏感性。 3、设计了一种新颖的“离子剪裁”路线合成了一维CuS分级结构材料并对其紫外可见吸收光谱进行研究。实验以FeCl2、CuCl2和Na2S2O3·5H2O作为反应物,在水热条件下得到产物。使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外吸收分光光度计对反应得到的产物的结构、形貌以及性能进行了表征。整个体系在开始阶段形成了FeS2纳米网络结构,随着反应的进行FeS2和Cu2+反应形成CuS纳米结构,控制不同的反应温度和时间生成不同结构的一维CuS纳米材料。紫外吸收光谱显示其有两个发光峰,分别位于380 nm和620 nm处。经研究发现我们设计的这个新颖的反应体系,可以用来合成其它的一维金属硫化物纳米材料。 收起