多孔氧化镍纳米结构的控制合成及性能研究

发布时间：2017-09-22 11:07

  本文关键词：多孔氧化镍纳米结构的控制合成及性能研究

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【摘要】：NiO作为重要的宽带隙p型半导体(E_g=3.6~4.0 eV),由于具有良好的化学和热稳定性、环境友好,成为关注的焦点,被用于催化剂、锂离子电池、超级电容器、气敏传感器、吸附剂。本论文采用绿色的微波法和水热法,在水体系中不加入表面活性剂,制备了不同形貌的NiO;同时采用微波法合成了叶片状CuO-NiO复合材料,其性能明显提高。通过XRD、FESEM、TEM等对产物就行分析研究,并分别对其吸附和电化学性能进行研究,内容如下:1、采用绿色微波辅助化学合成法及后续的煅烧处理,成功得到了分散性好的分级结构的NiO,合成的产物通过XRD,FESEM,TEM和N_2吸脱附等温线进行表征。三维(3D)花状微球是立方相的NiO纳米片组装而成,微球直径在400-600nm左右,片状的厚度约为10nm。超薄的纳米片上有不同孔径晶间孔隙,分布在2.3-30.4nm的范围内。简单的解释了NiO结构形成过程。吸附水中刚果红染料,展示了快速、大吸附量的性能及稳定的循环能力,在水处理上有潜在的价值。2、在花状NiO的基础上通过改变尿素用量,采用微波辅助法探究了对NiO形貌的影响。在20mmol尿素条件下,制备了均一、蓬松球状NiO。制得的产物通过XRD、FESEM对其进行表征。在NiO FESEM图片中可观察到球是由小的颗粒构成,球的直径约为800nm。研究了该产物对有机染料CR的吸附性能,对CR的最大吸附量为142.25mg·g~(-1),逊于花状分级结构的NiO。这可能是构成球的颗粒较大,使得比表面积小及使用的尿素的量较大,在产物的表面可能附着有带负电的基团,减弱了静电作用,使得吸附量下降。3、在不添加有机模板剂的条件下,采用简单、温和的水热法制备了超大且薄的2D荷叶状NiO。晶体结构、组成以及形貌通过XRD、FESEM和TEM进行表征观察。片的尺寸为1.8-2.5μm,厚度在10-20nm,通过FESEM和TEM能明显地观察到孔结构。荷叶状的NiO展示了对CR较好吸附的能力,最大吸附量为205.76mg·g~(-1),吸附速率虽不及花状NiO,但仍然有较快的速度。而且吸附后较容易回收和去除吸附的CR,在三次循环使用后仍能保持较高的去除率。说明能够作为一种高效可循环的去除水中有机染料的吸附剂。4、采用微波法合成了叶片状CuO、颗粒NiO以及较少报道的以CuO为基的叶片状CuO-NiO复合材料。合成的产物通过XRD、FESEM对其进行表征。从FESEM图中清晰地观察到NiO颗粒均匀的分散在CuO叶片表面。采用循环伏安和恒电流充放电等测试方法对制备的电极材料的电化学性能进行了研究,在不同的扫速和电流密度下,测得三种物质的循环伏安曲线和恒电流充放电曲线。结果均表明,复合物在各成分的协同作用下,表现出优于单一物质的性能。是作为超级电容器电极材料的优选材料。
【关键词】：NiO CuO-NiO 多孔材料 吸附性能 电化学性能 刚果红
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ138.13
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-33
• 1.1 前言12-14
• 1.2 纳米材料14-20
• 1.2.1 纳米材料及分类14-15
• 1.2.2 纳米材料的特性15-18
• 1.2.3 纳米材料的应用18-20
• 1.2.4 纳米材料的发展状况20
• 1.3 NiO结构与研究现状20-27
• 1.3.1 NiO结构与性质20-21
• 1.3.2 NiO的制备方法及应用21-27
• 1.4 CuO研究现状27-31
• 1.4.1 CuO结构与性质27-28
• 1.4.2 CuO制备方法及应用28-30
• 1.4.3 CuO复合材料30-31
• 1.5 本论文选题意义及研究内容31-33
• 1.5.1 本论文选题意义31-32
• 1.5.2 研究内容32-33
• 第二章 花状和球状NiO的制备及吸附性能研究33-45
• 2.1 前言33-34
• 2.2 实验部分34-36
• 2.2.1 实验器材34
• 2.2.2 实验药品34-35
• 2.2.3 样品制备35
• 2.2.4 样品表征35
• 2.2.5 吸附性能实验35-36
• 2.3 结果与讨论36-44
• 2.3.1 花状NiO分析36-42
• 2.3.2 球状NiO分析42-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 荷叶状NiO的制备及吸附性能研究45-51
• 3.1 前言45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 实验器材45-46
• 3.2.2 实验药品46
• 3.2.3 样品制备46
• 3.2.4 样品表征46-47
• 3.2.5 吸附实验47
• 3.3 结果与讨论47-50
• 3.3.1 物相、结构分析47
• 3.3.2 形貌分析47-48
• 3.3.3 吸附性能研究48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 叶片状CuO-NiO的制备及电化学性能研究51-59
• 4.1 前言51-52
• 4.2 实验部分52-54
• 4.2.1 实验器材52
• 4.2.2 实验药品52-53
• 4.2.3 样品制备53
• 4.2.4 样品表征53
• 4.2.5 电极制备53-54
• 4.3 结果与讨论54-58
• 4.3.1 物相、结构分析54-55
• 4.3.2 形貌分析55
• 4.3.3 电化学性能研究55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-68
• 作者简介及读研期间主要科研成果68

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1 陈光耀;多孔氧化镍纳米结构的控制合成及性能研究[D];安徽建筑大学;2016年

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本文编号：900453