不同形貌硫化銀納米結(jié)構(gòu)的合成及其儲氫性能研究.pdf

1、Ag2S納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合物在熒光、光限幅、太陽能電池、非揮發(fā)性記憶、納米開關(guān)、光催化制氫、降解有機(jī)污染物、癌癥治療、滅菌、傳感器和液態(tài)潤滑等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。本論文著眼于Ag2S納米結(jié)構(gòu)研究中存在的問題，以設(shè)計并合成形貌和尺寸均一的納米結(jié)構(gòu)、開發(fā)及研究其與儲氫性能之間的關(guān)系為目的，實現(xiàn)對該類納米結(jié)構(gòu)儲氫性能的調(diào)控，進(jìn)行了一系列實驗研究。
　　通過表面活性劑CTAB輔助水相法，合成了零維和一維Ag2S納米結(jié)構(gòu)。實驗發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)

2、溫度為45℃條件下，S2O32/Ag+物質(zhì)的量濃度比、HNO3用量和反應(yīng)時間決定所得納米顆粒的形貌和相組成。當(dāng)S2O32?/Ag+物質(zhì)的量濃度比為3.2:1、HNO3用量分別為0.2、0.5和1.0mL及反應(yīng)時間分別為2.0、1.0和0.5h時，得到小面球狀與多面體形貌Ag2S/Ag3SBr異質(zhì)納米顆粒及表面被小顆粒修飾的球狀A(yù)g2S納米顆粒。當(dāng)S2O32/Ag+物質(zhì)的量濃度比為2.2:1、HNO3用量分別為0.2、0.8和2.0mL及

3、反應(yīng)時間分別為10.0、2.5和1.0h時，形成六方與立方形貌Ag2S中空納米顆粒及囊狀形貌 Ag2S/AgBr復(fù)合納米顆粒。當(dāng)S2O32/Ag+物質(zhì)的量濃度比為1.8:1、HNO3用量分別為0.2和0.5mL及反應(yīng)時間分別為12.5和5.0h時，制得斜方形貌Ag2S中空納米顆粒及橢球形貌Ag2S/AgBr復(fù)合納米顆粒。同時，中空和異質(zhì)納米顆粒還可自發(fā)組裝成有序陣列。在反應(yīng)溫度為90℃及反應(yīng)時間為12.0h條件下，當(dāng)S2O32-/Ag+

4、物質(zhì)的量濃度比為10:1時，獲得Ag2S納米棒陣列；增大或減小S2O32/Ag+物質(zhì)的量濃度比均不利于一維納米結(jié)構(gòu)的形成。
　　在水溶液中，NaOH用量0.4mL、室溫反應(yīng)96.0h條件下，通過分解銀與硫脲形成的配合物，合成了Ag2S納米棒；在0.25g PVP輔助下、NaOH用量為0.8mL，得到顆粒組裝的Ag2S納米棒；增大或減小NaOH用量、升高反應(yīng)溫度，易導(dǎo)致納米顆粒的形成。利用有機(jī)液相法，在溶劑為油胺，硝酸銀和硫粉用量分

5、別為0.0006和0.003mol、反應(yīng)溫度為120℃及反應(yīng)時間為3.0h條件下，制備了Ag2S納米棒；減小硫粉用量、升高或降低反應(yīng)溫度，有利于納米顆粒的形成。在油胺和十八胺物質(zhì)的量之比為1:9、反應(yīng)溫度為120℃及反應(yīng)時間為4.0h條件下，制得Ag2S納米線。用等物質(zhì)的量油酰胺、三正辛胺和十八叔胺代替十八胺，反應(yīng)時間均為30min，產(chǎn)物分別為Ag2S納米短棒、納米顆粒與納米棒、納米顆粒。隨著反應(yīng)時間的延長，有機(jī)液相中的一維Ag2S納米

6、結(jié)構(gòu)均逐漸溶解而轉(zhuǎn)變?yōu)榱憔S納米顆粒。在乙醇媒介中，以銀納米線作為前軀體，與硫粉室溫反應(yīng)24.0h，獲得立方形貌銀納米顆粒修飾的Ag2S納米管。
　　對所合成的Ag2S納米結(jié)構(gòu)的電化學(xué)儲氫性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，儲氫性能與納米結(jié)構(gòu)的形貌有重要的依賴關(guān)系。斜方、六方及立方形貌Ag2S中空納米顆粒的儲氫容量分別是6.95、6.58和6.95mg/g，循環(huán)效率分別為90％、86%與90%；小面球狀和多面體形貌Ag2S/Ag3SBr異質(zhì)納

7、米顆粒及表面被小顆粒修飾的球狀A(yù)g2S納米顆粒的儲氫容量分別是3.36、4.82與3.07mg/g，循環(huán)效率分別為44%、63%和40%；橢球及囊狀形貌Ag2S/AgBr復(fù)合納米顆粒的儲氫容量分別是7.13與2.08mg/g，循環(huán)效率分別為92%和27%。水相法合成的Ag2S納米棒陣列、納米棒和顆粒組裝的納米棒的儲氫容量分別是7.53、7.65與6.87mg/g，循環(huán)效率分別為98%、99%和90%；有機(jī)液相法得到的Ag2S納米棒和納米