α-Fe-,2-O-,3-納米結(jié)構(gòu)的液相合成及性能表征.pdf

1、近年來，α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)因其在涂料、傳感器、催化以及電極材料等方面的應(yīng)用而成為近年來研究的熱點。本論文的主要研究目的在于利用基于液相的化學(xué)路線對α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)進行制備。通過對于反應(yīng)過程的研究，提出一些合理的模型來解釋α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)的生長機制，對所得α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)的性能進行測試，尋找形貌與其物理性質(zhì)之間的聯(lián)系，以期制備出的α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)具有-

2、所期望的物理性質(zhì)。論文的主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1.使用Na<,2>SO<,3>和FeSO<,4>為原料合成了α-FeOOH的納米棒，并通過煅燒前驅(qū)體的方法制得了α-Fe<,2>O<,3>的一維納米棒。研究了反應(yīng)物濃度對于產(chǎn)物形貌的影響，并且通過改變反應(yīng)物的用量得到了一系列具有尺寸梯度的α-Fe<,2>O<,3>納米棒。研究了產(chǎn)物尺寸對于化合物性質(zhì)的影響。結(jié)果顯示所得α-Fe<,2>O<,3>納米棒的光吸收性獗、電化學(xué)性質(zhì)、磁性以及

3、光催化性能與納米棒尺寸之間的都有著密切的聯(lián)系。 2.使用乙醇作為溶劑，F(xiàn)eCl<,3>·6H<,2>O作為原料，在溶劑熱的條件下制備了α-Fe<,2>O<,3>的花狀多孔納米結(jié)構(gòu)。研究了乙醇在反應(yīng)中的作用，發(fā)現(xiàn)所使用的乙醇除了作為溶劑之外，其本身也通過醚化的方式提供水分子參加反應(yīng)。對于反應(yīng)溶劑對于產(chǎn)物形貌的研究進行了詳細的研究。并對多孔結(jié)構(gòu)對其磁性、電化學(xué)性能以及光催化性能的影響進行了初步表征，結(jié)果顯示，由于產(chǎn)物具有較大的比表面

4、積，使得其在M-T曲線中無法觀察到Morin相變，而與此同時，產(chǎn)物在鋰離子電池以及光催化方面的性能的因為所具有的多孔結(jié)構(gòu)而得到相應(yīng)的增強。 3.使用草酸輔助的水熱方法，成功的對α-Fe<,2>O<,3>空心納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了選擇型的制備，通過控制不同的堿源，分別得到了α-Fe<,2>O<,3>的空心橢球顆粒和空心微米球。研究了草酸以及堿的用量對于所得產(chǎn)物形貌的影響，并進一步對不同堿源對于產(chǎn)物的影響進行了研究。根據(jù)所觀察到的實驗事實，

5、提出了基于Ostward熟化過程的生成機理?？紤]到產(chǎn)物所具有的空心結(jié)構(gòu)，所得α-Fe<,2>O<,3>空心納米結(jié)構(gòu)在鋰離子電池以及水污染處理方面的應(yīng)用進行了初步探討，結(jié)果顯示空心結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)物在鋰離子電池中循環(huán)性能的提高，同時空心結(jié)構(gòu)也使得其對離子的吸附能力顯著增強。 4.使用無機鹽輔助的水熱方法對于海膽狀α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)進行了制備，并對無機鹽種類對于產(chǎn)物的影響進行了研究。研究了無機鹽濃度對于所得產(chǎn)物的影響并對

6、相關(guān)現(xiàn)象進行了解釋。通過改變無機鹽的種類，成功的獲得了諸如納米纖維、納米立方塊等一系列形貌。對所得海膽狀α-Fe<,2>O<,3>納米結(jié)構(gòu)的磁性質(zhì)進行了表征，結(jié)果表面，由于產(chǎn)物的具有交對稱的形狀，使得其在室溫下矯頑力極小。我們進一步使用所得的α-Fe<,2>O<,3>海膽狀納米結(jié)構(gòu)作為原料，實現(xiàn)了其與TiO<,2>的復(fù)合，形成了TiO<,2>@α-Fe<,2>O<,3>復(fù)合結(jié)構(gòu)。并對所得復(fù)合結(jié)構(gòu)的光催化性能進行了表征，結(jié)果顯示，比起單獨