一維金屬氧化物納米材料的制備與生長(zhǎng)機(jī)理的研究.pdf

1、納米科技是上世紀(jì)末開(kāi)始興起的一門科學(xué),納米材料學(xué)是納米科技的主要研究?jī)?nèi)容。近年來(lái)一維納米材料由于其新穎的物理、化學(xué)特性以及在許多領(lǐng)域所展示的潛在的廣闊的應(yīng)用前景,因而已成為當(dāng)今納米材料領(lǐng)域的前沿與熱點(diǎn)。
　　 ZnO屬于Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,一維ZnO納米棒是一種具有光電特性與壓電特性的材料,其一維的棒狀結(jié)構(gòu)可以很好地感知施加在棒兩端的力的變化,并由壓電特性轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),因而適合用作納米級(jí)的壓力傳感器的感應(yīng)材料,除此

2、之外,ZnO可作為光敏材料,應(yīng)用于發(fā)光二極管、光敏電阻、感光探測(cè)器件等。一維ZnO納米棒由于其特有的一維形貌特征,因而具有比塊體材料有更優(yōu)異的特性。
　　 以聚乙烯醇、檸檬酸、水楊酸、聚乙二醇為輔助材料,在PH值分別為5、6、7、8、9的情況下合成ZnO納米棒,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以聚乙烯醇為輔助材料PH為9時(shí)合成了長(zhǎng)度約為3～5μm,直徑約為50～100nm的ZnO納米棒,生長(zhǎng)狀況為25個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中最好的一組。通過(guò)對(duì)ZnO納米棒生長(zhǎng)機(jī)

3、理的研究,認(rèn)為聚乙烯醇起到了空間限域的作用,促進(jìn)了納米棒的生長(zhǎng),PH值為9時(shí)絡(luò)合離子Zn(NH3)42+會(huì)代替Zn2+,絡(luò)臺(tái)離子Zn(NH3)42+更適合ZnO納米棒的生長(zhǎng)。
　　 錳元素具有多種氧化價(jià)態(tài),且氧化錳具有價(jià)格低廉、環(huán)境友善等優(yōu)點(diǎn),有望成為高性能電池的電極材料而得到廣泛的應(yīng)用。此外MnO2的高催化活性可用于還原汽車尾氣及工廠排放的中的氮氧化物,催化氧化廢氣中的一氧化碳及有機(jī)物,在環(huán)保領(lǐng)域也有廣泛的用途。一維MnO2納

4、米棒比塊體材料有更優(yōu)異的特性,可以廣泛用于儲(chǔ)能、催化等領(lǐng)域。
　　 以偏硼酸鉀為輔助材料,偏硼酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、乙酸錳的混合溶液作為前驅(qū)物,采用加熱前驅(qū)物的方法合成了長(zhǎng)度約為5～10μm,直徑約為50～100nm的MnO2納米棒。對(duì)MnO2納米棒的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行研究,認(rèn)為偏硼酸鉀在高溫加熱的過(guò)程中產(chǎn)生了B2O3無(wú)機(jī)高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該網(wǎng)絡(luò)有類似聚乙烯醇高分子網(wǎng)絡(luò),起到了空間限域的作用,促進(jìn)了MnO2納米棒的生長(zhǎng),NaCl-KCl