金属氧化物一维纳米材料及其掺杂材料的合成、表征和性质研究
自1991年发现碳纳米管以来，纳米管材料特殊的物理性质及潜在的广泛应用前景，使得纳米管材料倍受关注，已经成为物理、化学、材料等诸多学科领域的研究前沿。钒氧化物纳米管(VONTs)的混合价态使其具有氧化活性，而它的各向异性结构又使其具有独特的电输运特性，同时纳米管层间的协同离子交换行为也使得其有可能在层间嵌入大量的功能阴、阳离子。因此钒氧纳米管成为继碳纳米管之后发展起来的在电化学、光电子和催化剂等领域有着广阔应用前景的新材料。钒氧化物纳米管具有的四个不同的接触区域(内壁、外壁、管端和管壁层间)为其结构和性能的修饰提供了可能。
本文以V2O5和十八胺为主要原料，以W原子，稀土氧化物Eu2O3、Gd2O3，以及多金属氧酸盐[Mo6O19]2-和[PMo12O40]3-为掺杂剂，采用模板—水热法制备了一系列具有一维管状结构的钒氧化物纳米掺杂材料。并采用相同方法利用H2WO4和十八胺为主要原料，制备了钨氧化物纳米管材料。合成材料的形貌与结构利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等来表征，成分分析应用元素分析，红外光谱(IR)、X-射线粉末衍射(XRD)，X-射线光电子能谱(XPS)等进行分析，层面的晶格结构利用选择区域电子衍射(SAED)来表征。并利用模拟电池测定了电化学性能，利用紫外可见光谱(UV)测定了催化性能。主要结果如下：
1、以钒氧化物纳米管为主体，采用模板—水热法制备了W掺杂的钒氧化物纳米管材料(W-VONTs)，采用元素分析、SEM、TEM、HRTEM、SAED、XRD、IR和XPS确定了它们的组成、形态和结构，确定了最佳掺杂量，并测定了掺杂材料的电化学性能；
2、以钒氧化物纳米管为主体，采用模板—水热法制备了掺杂多金属氧酸盐[Mo6O19]2-和[PMo12O40]3-的钒氧化物纳米管材料(POMs-VONTs)，采用TEM、XRD和IR确定了它们的形态和结构。使用UV测定了掺杂材料的催化性能，并用模拟电池测定了电化学性能；
3、以钒氧化物纳米管为主体，采用模板—水热法制备了掺杂稀土氧化物Eu2O3、Gd2O3的钒氧化物纳米管材料(Ln-VONTs)，采用SEM、TEM、XRD和IR确定了它们的形态和结构。
4、采用模板—水热法制备了钨氧化物纳米管材料(WONTs)。经SEM、TEM、HRTEM、XRD和IR确定了形态和结构。同时较系统的研究了时间对钨氧化物纳米管生成的影响，确定了最佳反应时间。
钒氧化物;纳米材料;掺杂改性;金属氧化物;电化学性能;催化性能;一维管状结构
东北师范大学
硕士
无机化学
王晓红
2006
中文
O614.511;TB383
54
2006-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）