NiS和NiO纳米材料的结构调控及吸附、传感性能

发布时间：2017-07-20 14:01

  本文关键词：NiS和NiO纳米材料的结构调控及吸附、传感性能

  更多相关文章： NiS超薄纳米片 NiO的多孔骨架结构 吸附性质 气敏性能

【摘要】：本文采用简单的溶液热反应法制备出NiS超薄纳米片组装的片网络结构的纳米材料、多孔的NiO骨架结构和暴露{111}晶面的Ag/NiO八面体结构,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、多功能成像光电子能谱仪(XPS)和物理吸附仪对产物的晶相,形貌和结构进行了表征。在实验中,研究了NiS片网络结构对酸性染料的选择吸附性能,NiO多孔骨架结构和Ag负载的NiO八面体的传感性能,探讨了它们结构与性能的关系。以上研究为制备不同形貌NiS和NiO纳米材料以及其在染料吸附、气体传感器等领域的应用奠定了基础。具体研究结果如下所述：(1)采用简单的溶液热反应法,以六水合氯化镍为镍源,硫脲为硫源在Si片衬底上制备了NiS超薄纳米片组装的片网络结构的纳米材料,研究了NiS片网络结构对酸性染料的选择性吸附性质。探索了染料初始浓度和体系不同pH对NiS吸附性能的影响,发现染料的初始浓度越大,pH越接近6.9(IEP),吸附性能越好。并且提出了选择性吸附酸性染料的可能的机理。(2)采用溶液快速热反应法,以硝酸镍的乙二醇溶液为金属源,制备了多孔的NiO三维骨架结构。通过改变温度得到Ni-NiO的复合结构,探究了所得的多孔NiO三维骨架结构和Ni-NiO的复合结构的传感性能,发现其具有优异的气敏性能,并且具有纯相结构、比表面积大、孔结构越丰富、结晶性好的材料的传感性能越好。因此,这种多孔的NiO三维骨架结构在气体传感器领域具有潜在的应用价值。(3)基于暴露{111}晶面NiO八面体结构,制备出不同晶面选择性沉积Ag的NiO八面体结构,研究样品的传感性能,发现负载金属Ag后的NiO具有比纯的NiO八面体更优异的性能,而且沉积Ag的含量不同,NiO的传感性能不同。探讨了可能的机理,发现NiO优异的传感性能主要归因于八面体暴露了高表面能的{111)极性晶面,由于Ni-NiO和O-NiO极性晶面间存在内电场,而Ag单质的存在增强了极性晶面间的内电场,在内电场的作用下,电子向Ni-NiO晶面迁移,在样品表面聚集,进而吸附大量的游离氧,增强了NiO的传感性能。
【关键词】：NiS超薄纳米片 NiO的多孔骨架结构 吸附性质 气敏性能
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.813;TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 NiS纳米材料的结构与性能9-13
• 1.2.1 染料电池性能10-11
• 1.2.2 锂离子电池性能11-12
• 1.2.3 磁学性质12
• 1.2.4 光催化和吸附性质12-13
• 1.3 NiO纳米材料的结构与性能13-19
• 1.3.1 磁学性能13-14
• 1.3.2 电学特性14-15
• 1.3.3 吸附性能15
• 1.3.4 光催化性能15-17
• 1.3.5 传感特性17-19
• 1.4 本课题的提出和意义19-20
• 1.5 本论文研究路线的设计及其研究内容20-23
• 第2章 约2.5nm厚NiS超薄纳米片组装的三维网络结构的制备及其对酸性染料的吸附性能23-45
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验部分24-26
• 2.2.1 试剂和仪器24
• 2.2.2 样品的制备24-25
• 2.2.3 产物的表征25
• 2.2.4 吸附性能实验25-26
• 2.3 结果与讨论26-44
• 2.3.1 NiS纳米片的形貌和晶体结构26-29
• 2.3.2 透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)29-31
• 2.3.3 物理吸附31
• 2.3.4 有机染料吸附性能31-35
• 2.3.5 吸附酸性染料的动力学35-37
• 2.3.6 酸性染料初始浓度对吸附影响37-38
• 2.3.7 染料吸附等温模型38-40
• 2.3.8 pH对吸附性质的影响40-41
• 2.3.9 吸附机理41-44
• 2.4 结论44-45
• 第3章 NiO多孔骨架结构的制备及传感特性研究45-59
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-48
• 3.2.1 实验试剂和仪器46
• 3.2.2 NiO三维骨架结构的制备46-47
• 3.2.3 产物的表征47
• 3.2.4 气敏元件的制备47-48
• 3.3 结果与讨论48-58
• 3.3.1 形貌和晶体结构48-50
• 3.3.2 透射电镜(TEM)50-51
• 3.3.3 物理吸附测试51
• 3.3.4 气敏性能51-58
• 3.4 结论58-59
• 第4章 Ag选择性沉积的NiO八面体制备及其增强的化学传感性能59-75
• 4.1 引言59-60
• 4.2 实验部分60-62
• 4.2.1 试剂和原料60
• 4.2.2 样品的制备60-61
• 4.2.3 产物的表征61
• 4.2.4 气敏元件的制备61-62
• 4.3 结果与讨论62-73
• 4.3.1 Ag负载NiO八面体的形貌和晶体结构62-65
• 4.3.2 气敏性能测试65-73
• 4.4 结论73-75
• 总结75-77
• 参考文献77-91
• 致谢91-93
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果93

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