電沉積制備納米結構氧化鉍、鉬酸鉍及其性質表征.pdf

1、納米材料是當今新材料研究領域中對未來經濟和社會發(fā)展有著重要影響、最富有活力的研究對象，也是納米科技中最接近應用、最活躍的重要組成部分。納米尺度下所具有的諸多性能，如小尺寸效應、量子尺寸效應以及表面效應等會對低維納米材料的性能產生重要影響，同時會在低維納米體系中實現(xiàn)比常規(guī)材料更為優(yōu)越的電、光、磁和機械性能。近年來，對納米材料的研究取得了巨大的進步，但仍有很多問題需要解決，也充滿了機遇。目前，如何采用有效的制備方法合成納米材料并對其微結構和

2、有關性能進行研究是不少研究人員關注的問題。本文旨在采用電沉積的方法，制備具有新型納米結構的氧化鉍和鉬酸鉍。 氧化鉍具有α、β、γ、δ多種物相，具有多種晶體結構，具有廣泛的用途。其主要應用領域是電子陶瓷粉體材料、光電材料、電解質材料、高溫超導材料、催化劑。鉬酸鉍是鉍鉬催化劑的重要組成，其可以催化降解水中的難分解的有機污染物，如羅丹明、甲基橙等。與傳統(tǒng)的光催化劑二氧化鈦相比，鉬酸鉍的能帶間隙位于可見光區(qū)域，可吸收可見光的能量，這使得

3、其有很好的應用前景。 目前，國內外研究者對納米氧化鉍、納米鉬酸鉍的制備展開了廣泛的研究。但各種方法均存在合成條件復雜、不易控制等問題。本文采用電化學沉積、熱處理的方法成功地制備了Bi2O3六邊形納米片和特殊結構的納米帶；以及一維鉬酸鉍納米線。這種方法設備簡單，易于操作，反應速度快，反應條件溫和，為其他納米材料的合成提供了一種新的途徑。 本文還研究了不同沉積電位、不同的沉積電流密度、不同添加劑等對Bi2O3納米片和納米帶生

4、長的影響，并初步探討了Bi2O3納米材料作為電化學超級電容器的電極材料的電容性質。 對于體系0.005 M Bi(NO3)3+1 M HNO3，恒電位電沉積不能得到氧化鉍納米片，由于沉積的的電流密度過小，只能得到無規(guī)則的顆粒狀，其尺寸在微米級別；電流密度對沉積的膜的形貌有很大的影響，沉積電流密度太小，得到的為大顆粒狀的氧化鉍，沉積電流密度太大，得到的為樹枝狀的氧化鉍；添加劑的并不能改善氧化鉍納米片的形貌。結果表明，在-1.5 m

5、A·cm—2下，無需加入任何添加劑，室溫下沉積可以得到規(guī)則的六邊形氧化鉍納米片。所得的氧化鉍納米片為多晶相。 對于體系0.005 M Bi(NO3)3+0.05 M Na2EDTA+0.1 M蔗糖，電沉積參數(shù)如沉積電位、電流密度、電解質濃度等對電沉積膜的形貌有重要的影響。電流密度過大易形成支狀的氧化鉍，過小則易得到顆粒狀的氧化鉍固體；沉積電位過正不利于納米帶的形成；電解質濃度過小易得到顆粒狀的氧化鉍，過大則沉積出無規(guī)則的顆粒和片

6、狀以及帶狀結構。結果表明：體系0.005 M Bi(NO3)3+0.05 M Na2EDTA+0.1 M蔗糖，在-1.5mA·cm—2下，恒電流沉積得到由納米棒組成的納米帶結構氧化鉍。X射線粉末衍射及電子衍射測試表明說合成的為單晶氧化鉍。 電容測試表明，多晶相納米氧化鉍的電容顯示出較好的電容性質，其比電容值為：0.039 F·cm—2和54 F.g-1，并且有較好的循環(huán)壽命。而單晶的氧化鉍納米帶沒有特別明顯的電容特性。