SnO2纳米材料的液相合成及其结构和性能研究

论文摘要

本文通过液相法在较低温度下合成了不同形貌的二氧化锡纳米结构:纳米管、纳米线束和核壳结构微米球。利用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪等表征手段研究了合成产物的形貌和微观结构,阐明了生长参数对合成的二氧化锡纳米结构的影响规律,揭示了几种特殊纳米结构的生长机制,并研究了部分纳米材料的阴极发光性质、光催化性质以及电学性质。以SnCl4·5H2O和NaOH为原材料,在200 oC条件下用水热法合成了一种形貌新颖的核壳结构的二氧化锡微米球。通过TEM、XRD及Raman光谱等测试手段表明合成的二氧化锡具有四方金红石结构,且产物纯度高、产量大;通过改变反应时间、反应温度、溶剂浓度等参数探索出了合成该结构的最佳条件;讨论了合成产物的生长机理并进行了阴极发光性能测试,测试结果表明,这种结构具有很好的光学性能,在光学微纳米器件方面有很好的应用前景。用SnCl2·2H2O和H2C2O4·2H2O为原料,以无水乙醇和聚乙二醇混合物为溶剂,在常温常压下制得一种多孔的二氧化锡纳米线束,此法使用常用的锡盐为原料,对反应条件要求低,节约能源而且反应过程中不产生有害物质,该方法工艺简单,操作安全方便、成本低、产量大、纯度高、重复性好且对环境友好。经测试证明所合成的产物在紫外光作用下对罗丹明B具有有很好的催化降解效果,在光催化方面具有潜在应用;其电化学性能测试表明这种二氧化锡纳米线束具有良好的电化学性能,可应用于锂离子电池负极材料。以SnCl4·5H2O和NaOH为原料,采用多壁碳纳米管为模板,通过水热法在不同条件下合成了高产量的一维二氧化锡纳米管,纳米球和纳米棒。对比试验发现,反应温度、反应时间和NaOH的浓度均对产物形貌有一定的影响。TEM和XRD结果表明产物具有四方金红石结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.1.1 纳米材料的基本特性
• 1.1.2 纳米材料的应用
• 1.1.3 纳米材料的制备方法
• 2 纳米材料'>1.2 SnO₂纳米材料
• 2 纳米材料的结构和性质'>1.2.1 SnO₂纳米材料的结构和性质
• 2 纳米材料的应用'>1.2.2 SnO₂纳米材料的应用
• 2 纳米材料的合成及研究进展'>1.2.3 SnO₂纳米材料的合成及研究进展
• 1.3 本论文的选题思路及主要研究内容
• 第2章 试验材料及表征方法
• 2.1 试验材料及仪器设备
• 2.1.1 试验试剂和药品
• 2.1.2 试验仪器
• 2.2 表征方法
• 2.2.1 扫描电子显微镜
• 2.2.2 X 射线衍射仪
• 2.2.3 显微激光拉曼光谱仪
• 2.2.4 透射电子显微镜
• 2.2.5 比表面积测试
• 2.2.6 阴极发光测试系统
• 2微米球的水热合成及其光学性能'>第3章 核壳结构SnO₂微米球的水热合成及其光学性能
• 3.1 引言
• 2 微米球制备'>3.2 核壳结构SnO₂微米球制备
• 3.3 试验结果及讨论
• 2 微米球的结构表征'>3.3.1 核壳结构SnO₂微米球的结构表征
• 2 微米球生长参数的优化'>3.3.2 核壳结构SnO₂微米球生长参数的优化
• 2 微米球的形成机理'>3.3.3 核壳结构SnO₂微米球的形成机理
• 2 微米球的阴极发光性能研究'>3.3.4 核壳结构SnO₂微米球的阴极发光性能研究
• 3.4 本章小结
• 2纳米线束的合成及其性能研究'>第4章 多孔SnO₂纳米线束的合成及其性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验及表征方法
• 2 纳米线束的合成'>4.2.1 多孔SnO₂纳米线束的合成
• 4.2.2 仪器表征及测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 XRD 分析和拉曼光谱分析
• 4.3.2 SEM 形貌和TEM 分析
• 2 纳米线束生长参数的优化'>4.3.3 多孔SnO₂纳米线束生长参数的优化
• 2 纳米线束形成机理的探讨'>4.3.4 多孔SnO₂纳米线束形成机理的探讨
• 2 纳米线束的光催化活性测试'>4.3.5 多孔SnO₂纳米线束的光催化活性测试
• 2 纳米线束的电化学性能测试'>4.3.6 多孔SnO₂纳米线束的电化学性能测试
• 4.4 本章小结
• 2 纳米管的水热合成'>第5章 一维SnO₂纳米管的水热合成
• 5.1 引言
• 2 纳米管的制备'>5.2 一维SnO₂纳米管的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 仪器表征
• 5.3.2 XRD 分析
• 5.3.3 SEM 形貌和TEM 分析
• 5.3.4 改变反应参数对产物形貌的影响
• 2 纳米管反应机理的探讨'>5.3.5 一维SnO₂纳米管反应机理的探讨
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢