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ZnO@Co杂化纳米管阵列的电化学生长及其结构，光学，光催化及磁性的研究

作　者: 范丽媛
导　师: 俞书宏
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 无机化学
关键词: ZnO 一维纳米材料阵列异质结构荧光光催化磁性能燃料电池正极材料催化
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

复合异质纳米结构材料具有多功能性,成为纳米科学的研究热点。这种复合材料具备每种组分材料的本征特征,同时,因为材料之间的相互作用,其每一部分的本征物理性质也会受到其它组分的调控,进而得到更加新颖、多元化的物理特性。半导体基异质结构在各个领域开拓了新的应用,例如生物工程领域的药物传输、细胞成像、纳米器件领域的纳米器件、环境科学中的催化的学位论文">光催化问题等。半导体具有稳定的荧光性质要比有机染料小分子的荧光性能强度大且稳定性高。因此,发展半导体基多组分复合异质结构,是我们的研究重点。在论文中,我们设计并合成出半导体ZnO基异质结构,并研究了其性质,并且探索了异质结构在各领应的应用。在第一章中,我们从单一成分具备的基本特性出发,介绍了单一体系中半导体量子点、磁性纳米颗粒和贵金属纳米颗粒在生物学及纳米电子学的广泛应用。总结阐述了双组分复合纳米结构的特性和实现途径,以半导体-贵金属、半导体-磁性材料、磁性材料-贵金属双组分异质结构为例,讨论了异质结构具备的特异功能、优异性质及潜在应用前景。在第二章中,我们设计并合成出一维半导体-金属(ZnO@Co)核壳异质结构纳米材料,ZnO纳米管阵列上Co的形貌及数量可以通过调控电压、离子浓度及电沉积时间来调节。与ZnO纳米棒阵列相比,ZnO纳米管阵列以及ZnO@Co一维核壳结构纳米管的二维阵列都有更好的荧光特性。此外,ZnO纳米管阵列以及ZnO@Co一维核壳结构纳米管的二维阵列较ZnO纳米棒而言显示出更好的光催化性质,且较ZnO纳米管而言,ZnO@Co复合结构表现出更好的吸附特性。除此以外,ZnO@Co复合纳米管阵列还显示出了室温铁磁性。之后简单介绍了现在正在继续的扩展实验,实验结果有待进一步探讨。在第三章中,我们对当前的燃料电池的研究工作进行了调研,发现燃料电池的正极材料是制约燃料电池发展的一个关键因素,因此拟实验合成燃料电池的正极材料,期望其可以替代昂贵的贵金属对反应有很好的催化效果并且对燃料中的杂质有很好的包容性,也就是有很好的催化活性不易中毒并且能有低的造价及运行成本。具体实验还在研究探索中。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-38
  1.1 引言  10-11
  1.2 纳米材料的特性与应用  11-14
  1.3 一维纳米棒/纳米管及其阵列的研究进展  14-16
    1.3.1 一维纳米棒/一维纳米管  15
    1.3.2 一维纳米材料阵列  15-16
  1.4 多功能复合纳米材料研究进展  16-25
    1.4.1 复合材料的分类  17-20
      1.4.1.1 核壳结构纳米材料  17-18
      1.4.1.2 异质结构  18-20
    1.4.2 纳米材料的合成  20-25
  1.5 电化学合成纳米材料的研究进展  25-26
  1.6 本论文的选题背景和研究内容  26-33
    1.6.1 ZnO 材料的基本特征  27-30
      1.6.1.1 一维ZnO 纳米材料的特性  28-29
      1.6.1.2 一维ZnO 纳米材料的应用  29-30
    1.6.2 磁性纳米材料的研究进展  30-33
      1.6.2.1 磁性纳米材料的应用  30-33
  参考文献  33-38
第二章 ZNO@CO 杂化纳米管阵列的电化学生长及其结构，光学，催化的学位论文">光催化及磁性的研究  38-61
  2.1 引言  39-40
  2.2 试验部分  40-42
    2.2.1 实验材料  40
    2.2.2 实验前准备  40
    2.2.3 ZnO 纳米管阵列的合成  40-41
    2.2.4 ZnO@Co 复合纳米管阵列的合成  41
    2.2.5 ZnO 纳米管与 ZnO@Co 复合纳米管光催化性质的测定  41
    2.2.6 结果表征  41-42
  2.3 结果与讨论  42-53
    2.3.1 晶种诱导生长的ZnO 阵列  42
    2.3.2 ZnO@Co 纳米管阵列的合成  42-46
    2.3.3 ZnO@Co 纳米管阵列的合成可能的生长机理  46-47
    2.3.4 光学及磁学性质  47-50
    2.3.5 光催化活性  50-53
  2.4 结论  53
  2.5 扩展实验  53-58
    2.5.1 ZnO 纳米管与其他材料的复合  53-54
    2.5.2 实验部分  54
    2.5.3 样品的表征  54
    2.5.4 初步结果与讨论  54-57
      2.5.4.1 ZnO@Co&Au 复合纳米管  54-56
      2.5.4.2 ZnO@Ag 复合纳米管  56-57
    2.5.5 小节  57-58
  参考文献  58-61
第三章燃料电池正极材料  61-71
  3.1 引言  61-67
    3.1.1 概述  61-62
    3.1.2 燃料电池的特点  62
    3.1.3 燃料电池的技术分类  62-65
    3.1.4 国内燃料电池的发展现状  65-66
    3.1.5 燃料电池的正极材料  66-67
  3.2 实验设计  67-68
  参考文献  68-71
硕士期间完成的工作  71-72
致谢  72

ZnO@Co杂化纳米管阵列的电化学生长及其结构，光学，光催化及磁性的研究

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