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锗酸锌基和氧化锰基无机—有机纳米杂化材料的制备与性能

作　者: 王滕
导　师: 胡俊青
学　校: 东华大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: Zn2GeO4-DETA MnO2/PPy 纳米杂化材料 溶剂热法
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


在纳米材料合成日趋成熟的背景下,多功能型复合结构的无机-有机纳米杂化材料引起了人们越来越多的关注。无机-有机纳米杂化材料不是两种组分的简单组合,而是发挥两种组分的优势从而达到-种协同效应,在光电、光催化、吸附、离子交换和传感器方面有潜在的应用前景。因此,探索性能优异的无机-有机纳米杂化材料是目前亟待发展的研究课题。本文围绕无机-有机小分子纳米杂化材料和无机-高聚物纳米杂化材料进行展开,分别研究了Zn2GeO4-DETA、SiO2/PNIPAM、 Zn2GeO4/PNIPAM以及MnO2/PPy无机高聚物纳米结构。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)等表征手段对所得杂化材料的结构、性能进行了详细的讨论分析,具体的研究内容如下：(1)利用溶剂热法在二乙烯三胺存在的条件下制备了Zn2GeO4-DETA纳米束,形貌为新奇的哑铃形,组成纳米束的纳米线长度约为5-8μm。和纯无机相材料相比,此材料展示出了不同的荧光性能,发射光谱在405nm和421nm处出现了强烈的发射峰。(2)利用Stober法制备了形貌均一的介孔二氧化硅纳米小球,直径为100nm,在其表面包覆了一层功能高分子PNIPAM,从而成功制备出了SiO2/PNIPAM纳米杂化材料,利用多种表征手段对其微观结构及组成进行了表征分析。在无机材料锗酸锌纳米线的表面包覆上了一层功能高分子PNIPAM,其特征基团已经通过红外光谱表征出来,表明成功制备出了无机-高分子纳米复合材料Zn2GeO4/PNIPAM。(3)以高锰酸钾为反应原料,酸性环境中利用水热法在140℃下反应10h获得了MnO2纳米线。在没有表面活性剂和氧化剂的条件下,以MnO2作为模板和引发剂,酸性条件下引发了吡咯的聚合反应,最终形成了MnO2/PPy核壳结构。将MnO2/PPy纳米复合材料制备成电容器电极,在1、2、5、10、20、50mV/s扫描速率下获得了循环伏安曲线,随着扫描速率的增大,循环伏安曲线围成的面积变大,但是其基本形状未发生较大的变化,说明该工作电极的质量传输与电子迁移性质较好,电容特性类似。但是通过计算获得的面积比电容较小,材料的电化学性能还有待提高。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 引言  11
  1.2 无机-有机小分子纳米杂化材料  11-16
    1.2.1 金属基无机-有机杂化材料  11-12
    1.2.2 双元素无机物基无机-有机杂化材料  12-15
    1.2.3 三元素无机物基无机-有机杂化材料  15-16
  1.3 无机-高聚物纳米杂化材料  16-21
  1.4 无机-有机纳米杂化材料的制备与表征  21-26
    1.4.1 制备方法  22-25
    1.4.2 表征方法  25-26
  1.5 本实验的目的与意义  26-27
第二章 Zn_2GeO_4-DETA纳米杂化材料的制备与表征  27-41
  2.1 引言  27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 实验试剂  27
    2.2.2 实验仪器  27-28
    2.2.3 Zn_2GeO_4-DETA纳米杂化材料的制备  28
  2.3 实验结果表征  28-36
  2.4 结果与讨论  36-40
  2.5 本章小结  40-41
第三章 Zn_2GeO_4(或SiO_2)与PNIPAM纳米杂化材料的制备与表征  41-49
  3.1 引言  41
  3.2 实验部分  41-43
    3.2.1 实验试剂  41-42
    3.2.2 实验仪器  42
    3.2.3 SiO_2/PNIPAM纳米球的制备  42-43
    3.2.4 Zn_2GeO_4/PNIPAM纳米线的制备  43
  3.3 实验结果表征  43-48
    3.3.1 SiO_2/PNIPAM纳米球的表征  43-46
    3.3.2 Zn_2GeO_4/PNIPAM纳米线的表征  46-47
    3.3.3 Zn_2GeO_4/PPy纳米复合材料的尝试  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 MnO_2/PPy复合材料的制备、表征及性能测试  49-58
  4.1 引言  49
  4.2 实验部分  49-50
    4.2.1 实验试剂  49-50
    4.2.2 实验仪器  50
    4.2.3 MnO_2/PPy纳米复合材料的制备  50
  4.3 实验结果表征  50-55
  4.4 结果与讨论  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 全文总结  58-60
参考文献  60-68
攻读硕士学位期间获得的成果  68-69
致谢  69

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