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目前,纳米材料的制备和性能研究已成为研究热点。发展具有高性能的纳米功能材料成为材料科学领域的首要任务。金属氧化物纳米材料作为一大类重要的功能材料在化工、电子、食品、生物、医药等领域有着广阔的应用前景。本论文采用简便的水热合成方法制备了具有多级结构的锰氧化物及氧化锌纳米材料。主要包括两部分内容:
1.以氨基酸作为晶体生长修饰剂,水热合成草酸锰,其在不同的温度下分解制备了具有多级结构的MnO2和Mn2O3介孔材料,并以热重-差热分析(TG-DAT),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),选区电子衍射(SAED),N2吸附脱附分析(N2 Sorption-Desorption),X射线光电子能谱(XPS)对所制备的MnO2和Mn2O3材料进行表征,使用循环伏安法(CV)和充放电仪器对材料的电化学性能进行了初步研究。实验证明材料的多级结构特征是由纳米颗粒堆积成的片,再聚集成鸟巢状的形貌。草酸锰在330℃下分解得到的是具有蠕虫形貌介孔的无定形MnO2,比表面为340 m2/g,草酸锰在400℃下分解得到的是晶体Mn2O3,比表面为188 m2/g。为了揭示在不同的pH值条件下,氨基酸的电离平衡对产物的形貌有影响作用,以L-赖氨酸的电离平衡为例对产物的形貌进行了研究。并且通过不同的氨基酸的对照实验,发现氨基酸的分子结构对材料形态具有控制作用。
2.以草酸钠为碱源,水热条件下通过改变草酸钠溶液的浓度,在锌片上制备了不同形貌的ZnO,如棒状,花状,管状,枝权状。用X射线衍射仪和扫描电镜对产物的结构和微观形貌进行了表征。在实验过程中,使用其它弱酸盐来代替草酸钠,如NaHCO3,Na2SO3,Na2CO3等得不到上述形貌,从而证明了草酸钠对于控制ZnO形貌的起了一个特殊作用,同时也考察了反应温度对产物形貌的影响作用。另外,改变锌片的预处理方式,可以得到超长的ZnO纳米带排列形成的蜂窝状形貌。