納米材料選修課作業(yè)

《納米材料選修課作業(yè)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的制備及其催化性能姓名：學(xué)號：班級：電氣信息II類摘要：納米科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)是納米結(jié)構(gòu)材料的合成．它是納米科技在分散與包覆、高比表面材料、功能納米器件、強(qiáng)化材料等方面實(shí)現(xiàn)突破的起點(diǎn)。納米顆粒（f1～100nm)本身具有宏觀量子隧道效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)許多獨(dú)特的性能，其制備研究日益得到廣泛關(guān)注和重視。氧化鎳是一類廣泛應(yīng)用于催化、電子、電池等領(lǐng)域的無機(jī)材料,納米氧化鎳由于晶粒尺寸小、比表面積大、量子效應(yīng)明顯和表面微觀結(jié)構(gòu)在納米尺度上的可調(diào)性,使其具有區(qū)別于傳統(tǒng)材料的優(yōu)異的物理化學(xué)性能。因此在諸如催化材料、電極材料等方面有廣闊

2、的應(yīng)用前景。本文對多種氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的制備方法及其催化性能進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：氧化鎳；NiO納米結(jié)構(gòu)；固相法；催化性能；濕化學(xué)法光催化性能1.引言:引言納米材料(Nanomaterials)是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。由于表面和界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等，納米材料具有不同于一般材料的物理和化學(xué)性能，這些物理化學(xué)性能不僅取決于納米材料的尺寸而且還與它的形貌有關(guān)，同時不同形貌的納米結(jié)構(gòu)也是構(gòu)建納米器件的基本基元。因此，有關(guān)不同形貌納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其物理化學(xué)性能的研究都具有非常重要的

3、科學(xué)意義，氧化鎳(NiO)是一種重要的無機(jī)功能材料，它在鏗離子電池、光伏器件、氣敏元件、磁性、催化劑、玻璃及陶瓷著色劑等原料和冶金材料等方面有著廣泛的應(yīng)用。這些納米材料的物理化學(xué)性能在很大程度上是取決于氧化鎳的形貌和尺寸的。所以氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其物理化學(xué)性能的研究異?；钴S，人們已經(jīng)用各種方法制備了不同形貌的納米結(jié)構(gòu)，并研究了不同的性能。本論文主要是討論不同形貌氧化鎳的制備和電化學(xué)性能研究。而對氧化鎳形貌的研究主要是基于水熱法對氧化鎳前驅(qū)體形貌的研究，這里所研究的前驅(qū)體包括堿式碳酸鎳，碳酸氫鎳和氫氧化鎳。本章的主要內(nèi)容是摸索水熱法制

4、備三種不同形貌氧化鎳前驅(qū)體的條件，包括超薄自組裝層級結(jié)構(gòu)氧化鎳前驅(qū)體，花球狀層級結(jié)構(gòu)前驅(qū)體和片狀結(jié)構(gòu)氧化鎳前驅(qū)體。1.1NiO納米結(jié)構(gòu)的制備制備氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的方法主要有:濕化學(xué)法和固相法。其中濕化學(xué)法主要包括溶液化學(xué)法、溶劑熱法和水熱法等。1.1.1固相法固相法是一般是用低熱固相配位化學(xué)反應(yīng)先合成出前驅(qū)配合物，前驅(qū)配合物再經(jīng)熱分解就得到了納米氧化鎳，這種方法是制備納米氧化鎳納米顆粒的常用方法，方法簡單但產(chǎn)物的形貌不容易控制。其納米顆粒的尺寸大約在30一40nm之間，但顆粒間的分散性較差。通過將NiCl2·6H2O和碳酸鈉的粉末混合研磨后先

5、得到了碳酸鎳的前驅(qū)物，然后再將制備出的前軀體與氯化鈉和烷基酚聚氧乙烯(9)醚(NP一9)混合研磨后，經(jīng)熱分解就得到了NIO納米棒，其棒的長度大約為十幾個微米，直徑大約30一80nln，(見圖1一1)，固相法實(shí)驗(yàn)操作雖然簡單方便，但是產(chǎn)物的形貌卻不容易控制(由于在低熱固相反應(yīng)的研磨過程中，反應(yīng)速度非常的快，但是擴(kuò)散和生長的速度卻非常的慢，這樣就使反應(yīng)成核后的晶核不能迅速的生長，導(dǎo)致成核的速度快而晶體生長的速度慢，生成晶體粒度較小而均勻的粉體。1.1.2濕化學(xué)法目前人們采用濕化學(xué)法己經(jīng)制備出了NiO納米結(jié)構(gòu)的不同形貌，其中主要有納米線、納米棒、

6、納米帶、納米顆粒、納米空心球、納米六邊形、納米八面體、納米多面體、納米薄膜、納米花、納米片、納米環(huán)、海膽狀結(jié)構(gòu)及納米顆粒組裝的三維超晶格結(jié)構(gòu)等。近年來，氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的制備一般都是通過不同的制備方法先制備出不同形貌的前驅(qū)體結(jié)構(gòu)，然后再將制備出的前驅(qū)體結(jié)構(gòu)在空氣中通過不同的溫度熱處理一定的時間，就得到了氧化鎳的納米結(jié)構(gòu)。所以，我們依據(jù)制備前驅(qū)物方法的不同將制備方法主要分為溶液化學(xué)法、微乳液法、水熱法和模板法等。濕化學(xué)法與固相法相比，合成溫度較低，設(shè)備操作簡單，得到的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多，而且產(chǎn)率高，易于大規(guī)模的生產(chǎn)，是實(shí)驗(yàn)室目前制備不筒形貌的納米結(jié)構(gòu)的

7、主要方法。1.1.3溶液化學(xué)法該方法主要是通過化學(xué)沉淀反應(yīng)，制備出不同的前軀體，其中主要的前軀體有氫氧化鎳、丁二酮鎳、蘋果酸鎳和堿式碳酸鎳等，前軀體經(jīng)熱分解后就得到了不同形貌的NiO納米結(jié)構(gòu)。納米帶見圖。2.NiO納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)研究2.1磁學(xué)性能關(guān)于磁學(xué)性能的研究主要是對納米顆粒的研究，關(guān)于其它納米結(jié)構(gòu)形貌的磁學(xué)性質(zhì)研究的較少。Parada等人對尺寸約為nnm的NiO納米顆粒進(jìn)行了磁性分析，分析結(jié)果顯示的是弱鐵磁特性，其矯頑力約為700Oe。Ichiyanagia等人[138]對尺寸分別約為3.0、3.1和5.4nm的NIO納米顆粒進(jìn)行了磁

8、性分析，結(jié)果顯示它們都具有弱的鐵磁性，其矯頑力約為750Oe，與此同時，他們還發(fā)現(xiàn)隨著納米顆粒尺寸的增加，飽和磁化強(qiáng)度就會減小。Park等人1391對尺寸約為7nm的NiO納米顆