功能納米材料的設(shè)計(jì)、合成及氣敏性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代納米材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們關(guān)注的熱點(diǎn)己從如何制備具有新、奇、特等形貌結(jié)構(gòu)的納米材料轉(zhuǎn)向如何利用納米科技來改善人類生活和創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值。此外，設(shè)計(jì)和開發(fā)新穎、高效的合成策略來制備納米結(jié)構(gòu)材料對(duì)于納米科學(xué)的發(fā)展也具有重要意義。如何降低合成成本、發(fā)展簡(jiǎn)單高效、綠色環(huán)保的合成路線也是納米材料研究的重點(diǎn)。利用納米手段制備氣敏材料是提高氣體傳感器性能的一個(gè)重要途徑。本論文圍繞著納米材料的結(jié)構(gòu)和組分的調(diào)控，以及開發(fā)高性能氣敏材料展開研究，系統(tǒng)

2、研究了零維、一維、多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的氣敏性，并結(jié)合特殊形貌的載體和具有催化性能的貴金屬納米粒子制備了貴金屬負(fù)載型的氣敏材料。主要內(nèi)容如下：
　　 1．利用醇鹽水解法制備了小尺寸的Sn02納米粒子。按照第一章綜述的粒徑效應(yīng)，初步研究了零維Sn02納米粒子的氣體傳感器性能。
　　 2．利用碳球模板法制備了多孔性的Sn02、ZnO和Ce02空心球。由于制備的空心球材料具有特殊的多孔性球殼和較大的內(nèi)部空腔，我們重點(diǎn)考察了Sn02和Z

3、nO空心球的氣敏性。測(cè)試了空心球結(jié)構(gòu)和普通納米粒子的氣敏性，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明了空心球的特殊多孔結(jié)構(gòu)確實(shí)對(duì)氣敏材料的性能有著重要影響。
　　 3．利用傳統(tǒng)的氨水水解沉淀法合成并研究了Pt/W03和Au/Sn02空心球的氣敏性。針對(duì)傳統(tǒng)的氨水水解沉淀法不利于控制Au納米粒子的尺寸的缺陷，設(shè)計(jì)了一種賴氨酸輔助的一步法，可有效的控制貴金屬納米粒子的尺寸和其在載體上的均勻分布。此方法具有無毒、簡(jiǎn)便和通用性特點(diǎn)，適合于各種形貌的載體，并且不

4、需要對(duì)載體進(jìn)行功能化預(yù)處理，貴金屬納米粒子的形成和負(fù)載可以一步完成，大大簡(jiǎn)化了合成步驟。
　　 4．發(fā)展了一種無需模板劑的水熱方法結(jié)合后續(xù)焙燒的前軀體-焙燒路線，合成出由二維的納米片自組裝成的具有多孔結(jié)構(gòu)的三維ZnO納米材料。通過與市售ZnO粉體氣敏性的測(cè)試比較，證實(shí)了具有大比表面、多孔多級(jí)結(jié)構(gòu)的納米材料在氣體傳感器中的優(yōu)勢(shì)。此外，首次報(bào)道了水熱法制備的介孔SnO納米材料，不需要后續(xù)煅燒，所獲得的SnO材料水熱條件下即可晶化，并

5、且具有良好的鋰離子電池充放電循環(huán)性能。本章工作為制備具有特定形貌的多級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的納米材料提供了一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、適用于大量制備的合成策略。
　　 5．從無機(jī)-無機(jī)、無機(jī)-有機(jī)、多組分復(fù)合納米材料三個(gè)范疇分別介紹了兩步水熱法合成的α-Fe203@ZnO核殼式納米紡錘體和化學(xué)原位聚合法制備的SnO2@PPy復(fù)合空心球以及簡(jiǎn)單的一步法制備的還原態(tài)graphene oxide/Sn02/Au三組分納米復(fù)合材料。重點(diǎn)考察了前兩者的氣敏性能，為