近年來,納米材料因其獨特的特性而備受關注,而傳統(tǒng)的制備方法如水熱法、化學氣相沉淀法、溶膠-凝膠法、電化學法等大多具有污染嚴重,設備成本昂貴,工藝復雜等缺點。等離子體技術因其綠色環(huán)保在各個領域都有所發(fā)展。最近,等離子體研究的一個新分支—通過等離子體-液體相互作用合成納米材料發(fā)展迅速,主要是因為其提供了一個新穎的等離子體-液體界面,在該界面可以發(fā)生許多難于發(fā)生的物理和化學過程。目前,弧光放電、高壓脈沖放電、微波放電等都可用于納米材料的制備,但這些技術存在操作復雜、能量消耗高、需要額外加入化學試劑等不足。本文構建了液相陰極輝光放電等離子體(LCGDP)和液相隔膜放電等離子體(LDDP)兩種裝置,并用其成功合成了納米Cu O、h-Mo O3、Ag、Zn O顆粒,闡述了其合成機理。本論文分為6章:第一章:綜述了等離子體-液體相互作用合成納米材料的發(fā)展,以及等離子液體相互作用合成納米材料過程中的反應,并對液相輝光放電等離子體制備納米材料的原理和合成方法進行了簡要概述。第二章:在Na NO3溶液中,以鉑針尖為陰極,銅片為陽極,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為穩(wěn)定劑,通過液相陰極輝光放電等離子體(LCGDP)成功制備了納米Cu O粒子。通過FT-IR、XRD、SEM、TEM對其結構和形貌進行了表征,同時探討了制備機理和Cu O納米粒子的生長機制。結果表明,在最佳電壓為300V,最佳CTAB的量為0.15 g,所制備的產品為紡錘狀Cu O納米粒子,其尺寸為寬80-120 nm,長250-300 nm,每一個紡錘狀的納米結構都是由相互連接的Cu O晶粒組成,產物純度較高。第三章:以Na2SO4溶液為電解液,彈簧狀鉬絲為陽極,鉑針狀電極為陰極,在陰陽兩電極間施加230-300 V的電壓,使陰極產生明亮的輝光,形成穩(wěn)定的液相陰極輝光放電等離子體(LCGDP)。通過LCGDP一步成功制備了納米h-Mo O3粒子,用XRD、SEM、TEM對其結構和形貌進行了表征。用電流電壓曲線、電解液p H的變化,確定了最佳電壓為230-300 V,同時研究了其合成機理。分析表明,所制備的產品純度高,產物為直徑約為200-400 nm,長約1.0-2.7μm的六棱柱狀h-Mo O3。第四章:在Ag NO3溶液中,以鉑針尖為陰極,銀片為陽極,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,通過LCGDP一步成功制備了納米Ag粒子,用XRD、SEM、TEM對其結構和形貌進行了表征。通過電流電壓曲線、液相陰極輝光放電等離子體發(fā)射光譜、電解液p H的變化、電壓變化、添加表面活性劑的質量的研究,確定了最佳電壓為350 V,最佳表面活性劑為0.01 g CTAB,研究了其合成機理。分析表明,所制備的產品純度高,當不添加表面活性劑時,產品為直徑約100 nm,長650-2150 nm的銀納米棒。當添加0.01 g CTAB,產品為直徑300-900 nm的銀納米球。第五章:在Na2SO4溶液中,以鋅片為陰陽極,通過液相隔膜放電等離子體(LDDP)成功制備了納米Zn O粒子。用FT-IR、XRD、SEM、EDS對其結構和形貌進行了表征。通過電流電壓特性曲線、電壓變化、溶液p H的變化確定了最佳電壓為570 V,同時研究了其合成機理。分析表明,所制備的產品純度高,為香蕉狀結構。第六章:總結了液相輝光放電等離子體技術制備納米材料的優(yōu)點,并提出了了今后的研究方向。
【學位單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

Takai[26]提出的等離子體-液體相互作用(PLIs)結構模型見圖1.1，等離子體位于中心并被氣體包圍，而氣體又被液體包圍，此結構有兩個界面：等離子體/氣體界面和氣體/液體界面，他們認為等離子體的有效作用部分在等離子體/液體界面上[27]。

程是非常重要的。如圖 1.2 所示，氬氣等離子體在金屬鹽的水溶液上生成，惰性鉑板浸入行放電，以水溶液為陰極（圖 1.2（a））和陽極（圖 1.2（b）），說明了-液體系統(tǒng)的物理和化學過程[5]。在溶液中有溶解的金屬離子（Mn+），金屬納米粒子的前驅體。化學式可以簡單地表示為：Mn++ne－→M （1）

圖 1.3 顯示了兩種類型的等離子體照片和發(fā)射光譜，即氣泡中的等離子體和在一個小蒸汽通道中的流光放電等離子體。氣泡中等離子體的放電過程與氣相輝光放電等離子體和液上等離子體類似，因為氣泡由焦耳熱和電解所產生的水蒸汽組成。氣泡中等離子體通常沿等離子體-液體表面?zhèn)鞑セ虼┻^氣泡而不接觸液體表面，這取決于氣泡中氣體和液體的介電常數[31,32]。水中的流光放電等離子體是由在高電壓強電場作用下，電極周圍的液體密度降低[33]，或在超高電場下電子碰撞直接引起液態(tài)水電離產生[34-37]。流光放電等離子體以多分支通道的形式呈現，如圖 1.3(c)所示，并以非常高的速度在這些小通道中傳播。雖然與蒸汽氣泡中等離子體的放電過程不同，但是它們顯示出類似的活性物質，如圖 1.3（b）和（d）所示[5]。

【參考文獻】

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1 安文麗;陳小平;馬玉剛;溫麗瑗;張業(yè);;含氯離子電解液中陽極氧化制備超細氧化鋅[J];當代化工;2015年03期

2 張萬松;張文欣;鐘壽仙;林春丹;張鵬;;化學沉淀法制備六方相、正交相三氧化鉬及其電化學性能[J];內蒙古師范大學學報(自然科學漢文版);2013年04期

3 宮方方;李繼文;魏世忠;徐流杰;;水熱合成法制備六方相三氧化鉬(h-MoO_3)及其電化學性能[J];粉末冶金工業(yè);2013年01期

4 李兆虎;張志昆;郭等柱;;陰極等離子體電解法制備氧化鋁納米顆粒[J];物理化學學報;2010年11期

5 李莉;李遠;孫志梅;;氧化鋅納米晶的水熱法制備及表征[J];淮南師范學院學報;2010年05期

6 王道愛;劉盈;王成偉;周峰;;陽極氧化法制備TiO_2納米管陣列膜及其應用[J];化學進展;2010年06期

7 孟阿蘭,藺玉勝,王光信;ZnO納米線的電化學制備研究[J];無機化學學報;2005年04期

8 廖學紅,*朱俊杰,趙小寧,陳洪淵;納米銀的電化學合成[J];高等學校化學學報;2000年12期

9 俞建群,賈殿贈,鄭毓峰,忻新泉;納米氧化鎳、氧化鋅的合成新方法[J];無機化學學報;1999年01期

本文編號：2819447