鐵是地殼中含量最豐富的金屬元素之一,納米結(jié)構(gòu)的鐵及其氧化物由于具有納米效應(yīng),展現(xiàn)出許多奇異的特性,擁有較大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用空間。然而,目前納米鐵及其氧化物的制備方法大多存在著工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)量低等問題。溶液燃燒合成法是近年來快速發(fā)展起來的一種制備納米材料的新方法,具有簡單快捷、節(jié)能省時、成本低廉等優(yōu)點。因此,本論文將溶液燃燒合成法應(yīng)用于納米鐵及其氧化物的制備中,通過對原料配比、燃燒氣氛、熱處理參數(shù)的調(diào)控,成功制備出了納米α-Fe2O3、Fe3O4、無定形態(tài)鐵氧化物與碳復(fù)合物以及鐵碳復(fù)合材料,實現(xiàn)了對產(chǎn)物組分、形貌、粒度、相態(tài)的控制,優(yōu)化出最佳工藝參數(shù),使產(chǎn)物具有優(yōu)異的電化學(xué)和電催化性質(zhì),在鋰離子電池負(fù)極材料、燃料電池陰極催化劑等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景,論文的主要工作包括以下幾個方面:(1)以硝酸鐵為鐵源和氧化劑、甘氨酸為燃料和還原劑,通過設(shè)計簡易的實驗裝置,合理地控制燃燒反應(yīng)氣氛,利用溶液燃燒合成法一步制備出納米α-Fe2O3和Fe3O4材料,分別研究了富氧和貧氧條件下甘氨酸含量對溶液燃燒反應(yīng)機制的影響。結(jié)果表明:參與燃燒反應(yīng)的氧氣越少、甘氨酸含量越多,反應(yīng)模式越趨向于體積燃...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 納米鐵
        2.1.1 納米材料的基本效應(yīng)
        2.1.2 納米鐵的性質(zhì)與應(yīng)用
        2.1.3 納米鐵的制備方法
    2.2 納米鐵氧化物
        2.2.1 鐵氧化物的分類與結(jié)構(gòu)
        2.2.2 納米鐵氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用
        2.2.3 納米鐵氧化物的制備方法
    2.3 溶液燃燒合成
        2.3.1 溶液燃燒合成的分類與優(yōu)點
        2.3.2 溶液燃燒合成的原理
        2.3.3 溶液燃燒合成的影響因素
        2.3.4 溶液燃燒合成的研究進(jìn)展
3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    3.1 研究內(nèi)容
    3.2 技術(shù)路線
4 納米鐵氧化物材料的制備及性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗方法
    4.3 納米α-Fe₂O₃材料的制備及性能研究
        4.3.1 溶液燃燒合成反應(yīng)機制的研究
        4.3.2 甘氨酸含量對溶液燃燒合成產(chǎn)物組分和形貌的影響
        4.3.3 不同相態(tài)結(jié)構(gòu)的納米α-Fe₂O₃材料的電化學(xué)性能分析
    4.4 納米Fe₃O₄材料的制備及性能研究
        4.4.1 貧氧條件下的溶液燃燒合成反應(yīng)機制
        4.4.2 甘氨酸含量對溶液燃燒合成產(chǎn)物組分和形貌的影響
        4.4.3 不同相態(tài)結(jié)構(gòu)的納米Fe₃O₄材料的電化學(xué)性能分析
    4.5 本章小結(jié)
5 無定形態(tài)納米鐵氧化物與碳復(fù)合物的制備及性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗方法
    5.3 無定形態(tài)納米鐵氧化物與碳復(fù)合物的制備
        5.3.1 葡萄糖添加量對溶液燃燒反應(yīng)過程的影響
        5.3.2 葡萄糖添加量對產(chǎn)物組分相態(tài)的影響
        5.3.3 葡萄糖添加量對產(chǎn)物微觀形貌的影響
    5.4 無定形態(tài)納米鐵氧化物與碳復(fù)合物的電化學(xué)性能與機理研究
    5.5 本章小結(jié)
6 納米鐵碳復(fù)合材料的制備及性能研究
    6.1 前言
    6.2 實驗方法
        6.2.1 納米鐵碳復(fù)合材料的制備方法
        6.2.2 納米鐵碳復(fù)合材料的表征方法
        6.2.3 納米鐵碳復(fù)合材料的電催化性能測試方法
    6.3 溶液燃燒合成前驅(qū)體碳熱還原制備納米鐵碳復(fù)合材料
        6.3.1 葡萄糖添加量和碳熱還原溫度對產(chǎn)物組分的影響
        6.3.2 葡萄糖添加量和碳熱還原溫度對產(chǎn)物電催化性能的影響
    6.4 納米鐵碳復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
    6.5 納米鐵碳復(fù)合材料的電催化性能研究
    6.6 本章小結(jié)
7 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物的制備及性能研究
    7.1 前言
    7.2 實驗方法
        7.2.1 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物材料的制備方法
        7.2.2 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物的表征方法
        7.2.3 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物的電催化性能測試方法
    7.3 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物的制備
        7.3.1 硝酸鐵添加量和溶液燃燒氣氛對前驅(qū)體組分的影響
        7.3.2 硝酸鐵添加量和溶液燃燒氣氛對產(chǎn)物組分結(jié)構(gòu)的影響
        7.3.3 添加造孔劑和過氧化氫溶液的產(chǎn)物組分與形貌
    7.4 分級多孔納米Fe@C-N復(fù)合物的電催化性能與機理研究
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論
主要創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3856142