非球形空心納米結(jié)構(gòu)的控制合成及性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料具有豐富的組成和多樣的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出不同于塊體材料的獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)、電學(xué)、催化、電子器件以及信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的作用。人們已經(jīng)利用多種方法制備了各種形態(tài)的納米結(jié)構(gòu)材料，然而，在設(shè)計(jì)合成特殊形貌的納米材料特別是空心多面體納米結(jié)構(gòu)方面，仍缺少普適性的方法。本論文提出利用組成和結(jié)構(gòu)多樣的金屬有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)(MOFs)納米晶為模板，通過(guò)液相反應(yīng)合成一系列空心多面體納米結(jié)構(gòu)，并研究了相關(guān)材料作為超級(jí)電容器電極材料的性質(zhì)。<

2、br>　　1.以ZIF-8納米晶為模板合成硫化鋅空心多面體結(jié)構(gòu)
　　通過(guò)2-甲基咪唑與醋酸鋅的配位反應(yīng)合成了具有截角十二面體形貌的ZIF-8納米晶，其中醋酸根與2-甲基咪唑發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)從而控制反應(yīng)成核速度，達(dá)到控制納米晶粒度的目的，同時(shí)醋酸根的存在在一定程度上抑制了2-甲基咪唑在晶核表面的吸附，使ZIF-8晶體以自身結(jié)晶習(xí)性緩慢生長(zhǎng)，最終形成粒度、形貌均一的ZIF-8納米晶。以合成的ZIF-8納米晶為模板和鋅源，以硫代乙酰胺為硫源，通

3、過(guò)液相反應(yīng)制備硫化鋅空心多面體納米結(jié)構(gòu)，完好的復(fù)制了模板的形貌，獲得了纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnS空心截角十二面體。空心結(jié)構(gòu)是由粒徑2-3nm的ZnS納米顆粒無(wú)序排列而成，壁厚約20nm，BET比表面積約為150m2g-1。在空心結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中，控制ZIF-8納米晶的溶解速度和硫代乙酰胺水解釋放硫離子的速度是獲得形貌完好的空心截角十二面體的關(guān)鍵。最后研究了硫化鋅空心多面體及納米顆粒在紫外吸收譜上的差異。
　　2.層狀雙金屬氫氧化物(LDH

4、s)空心結(jié)構(gòu)的合成及Ni-CoLDH作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用
　　利用2-甲基瞇唑和硝酸鈷反應(yīng)合成了尺寸均一，分散性良好的菱面體ZIF-67納米晶。并以合成的ZIF-67多面體為模板，加入不同的金屬硝酸鹽，合成了Mg-CoLDH、Ni-CoLDH及CoLDH三種空心多面體材料。這三種LDHs不僅完好復(fù)制了ZIF-67模板的菱面體形貌，而且表面是由納米薄片組成的。不同的LDHs由于加入不同的硝酸鹽，水解速度不同，導(dǎo)致表面納米片的

5、疏密程度不同。反應(yīng)的關(guān)鍵是控制好LDH材料的沉積、ZIF-67模板的溶解以及二價(jià)鈷離子的氧化等反應(yīng)之間的平衡關(guān)系。我們也對(duì)Ni-CoLDH進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)試以探索其在超級(jí)電容器電極材料方面的應(yīng)用，效果理想。
　　3.非晶態(tài)硫化鈷空心多面體的合成及作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用
　　利用ZIF-67納米晶為模板，通過(guò)液相反應(yīng)，以硫代乙酰胺為硫源，乙二醇為溶劑制備了無(wú)定形硫化鈷空心結(jié)構(gòu)。所得的空心結(jié)構(gòu)完好復(fù)制了ZIF-67菱面體納米