氫氧化鎘一維納米材料的制備及其性能的研究.pdf

1、Cd(OH)2作為一種具有較寬的能帶間隙的半導(dǎo)體在光學(xué)和電學(xué)中表現(xiàn)出特殊的性質(zhì),因此使其在發(fā)光二極管、太陽能電池、生物熒光探針和電池的負(fù)極材料中有重要的應(yīng)用。目前,人們已經(jīng)研究出多種制備Cd(OH)2納米材料的方法,但開發(fā)出一種簡單的其一維納米材料的方法仍然是該類材料面臨的重大挑戰(zhàn)。本論文提出一種簡單的室溫溶液法制備一維Cd(OH)2納米材料,通過控制合成條件制備出不同形貌的一維Cd(OH)2納米材料。對(duì)影響產(chǎn)物形貌的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了深入

2、的研究,同時(shí)探討了形成該形貌的反應(yīng)機(jī)理。隨后,我們對(duì)制備的不同形貌的Cd(OH)2納米材料的電池性能和氣敏性能進(jìn)行研究。本研究主要有以下幾個(gè)方面:
　　1.本論文中我們采用一個(gè)新穎的雙極性二元體系,在沒有使用任何模板或催化劑的條件下合成出多種不同結(jié)構(gòu)的Cd(OH)Cl納米材料,包括一維納米結(jié)構(gòu)(納米棒、納米帶、納米線和納米棒陣列)、二維納米結(jié)構(gòu)(納米板)、三維納米結(jié)構(gòu)(納米立方和空心微球)。一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,在該體系中OH-

3、和CdCl2溶液濃度對(duì)納米結(jié)構(gòu)的形成起著關(guān)鍵的作用。隨后在室溫下,通過一個(gè)簡單的陰離子交換過程,成功地將Cd(OH)Cl一維納米空心線球轉(zhuǎn)化成Cd(OH)2一維納米結(jié)構(gòu),同時(shí)所得產(chǎn)物保持了前驅(qū)體的形貌。此外,對(duì)所制備產(chǎn)物的氣敏性能和電化學(xué)性能進(jìn)行研究,結(jié)果證明,Cd(OH)Cl和Cd(OH)2一維納米空心線球作為氣敏材料對(duì)乙醇?xì)怏w有很好的敏感性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)由于Cd(OH)2一維納米空心線球的有序空心結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其作為鎳鎘電池負(fù)極材料具有高容

4、量和高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
　　2.采用一個(gè)新穎的雙極性二元液相體系,通過選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物(Cd(NO3)2),可一步合成出Cd(OH)2一維納米陣列。通過一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了不同OH-濃度對(duì)產(chǎn)物尺寸和形貌的影響,并探索出合成一維納米陣列的最優(yōu)反應(yīng)條件。我們對(duì)產(chǎn)物的電化學(xué)性能進(jìn)行表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)他們作為鎳鎘電池的負(fù)極材料體現(xiàn)出高的電極容量,并且有很好的穩(wěn)定性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)所得到的Cd(OH)2一維納米陣列作為鎳鎘電池負(fù)極材料能基本消除鎳