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【摘要】納米材料具有豐富的組成和多樣的結構,呈現(xiàn)出不同于塊體材料的獨特物理化學性質,在光學、電學、催化、電子器件以及信息存儲等領域發(fā)揮著不可取代的作用。人們已經(jīng)利用多種方法制備了各種形態(tài)的納米結構材料,然而,在設計合成特殊形貌的納米材料特別是空心多面體納米結構方面,仍缺少普適性的方法。本論文提出利用組成和結構多樣的金屬有機骨架結構(MOFs)納米晶為模板,通過液相反應合成一系列空心多面體納米結構,并研究了相關材料作為超級電容器電極材料的性質。1.以ZIF-8納米晶為模板合成硫化鋅空心多面體結構通過2-甲基咪唑與醋酸鋅的配位反應合成了具有截角十二面體形貌的ZIF-8納米晶,其中醋酸根與2-甲基咪唑發(fā)生競爭從而控制反應成核速度,達到控制納米晶粒度的目的,同時醋酸根的存在在一定程度上抑制了2-甲基咪唑在晶核表面的吸附,使ZIF-8晶體以自身結晶習性緩慢生長,最終形成粒度、形貌均一的ZIF-8納米晶。以合成的ZIF-8納米晶為模板和鋅源,以硫代乙酰胺為硫源,通過液相反應制備硫化鋅空心多面體納米結構,完好的復制了模板的形貌,獲得了纖鋅礦結構的ZnS空心截角十二面體�？招慕Y構是由粒徑2-3nm的ZnS納米顆粒無序排列而成,壁厚約20nm,BET比表面積約為150m2g-1。在空心結構的形成過程中,控制ZIF-8納米晶的溶解速度和硫代乙酰胺水解釋放硫離子的速度是獲得形貌完好的空心截角十二面體的關鍵。最后研究了硫化鋅空心多面體及納米顆粒在紫外吸收譜上的差異。2.層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)空心結構的合成及Ni-CoLDH作為超級電容器電極材料的應用利用2-甲基咪唑和硝酸鈷反應合成了尺寸均一,分散性良好的菱面體ZIF-67納米晶。并以合成的ZIF-67多面體為模板,加入不同的金屬硝酸鹽,合成了Mg-CoLDH、Ni-CoLDH及CoLDH三種空心多面體材料。這三種LDHs不僅完好復制了ZIF-67模板的菱面體形貌,而且表面是由納米薄片組成的。不同的LDHs由于加入不同的硝酸鹽,水解速度不同,導致表面納米片的疏密程度不同。反應的關鍵是控制好LDH材料的沉積、ZIF-67模板的溶解以及二價鉆離子的氧化等反應之間的平衡關系。我們也對Ni-CoLDH進行了電化學測試以探索其在超級電容器電極材料方面的應用,效果理想。3.非晶態(tài)硫化鈷空心多面體的合成及作為超級電容器電極材料的應用利用ZIF-67納米晶為模板,通過液相反應,以硫代乙酰胺為硫源,乙二醇為溶劑制備了無定形硫化鈷空心結構。所得的空心結構完好復制了ZIF-67菱面體納米晶的尺寸和形貌�？招慕Y構的BET比表面積約為96m2-1。精確控制的硫離子水解和ZIF-67模板溶解是合成形貌規(guī)則的硫化鈷空心多面體的關鍵。我們對不同形貌的硫化鈷納米結構進行了超級電容器電極材料的應用測試。電化學表征表明,由于硫化鈷空心多面體的非晶態(tài)及其新穎的結構,該材料具有較高的比電容。
【作者】姜真；
【導師】陳代榮；焦秀玲；
【作者基本信息】山東大學，無機化學，，2014，博士
【關鍵詞】金屬有機骨架結構；納米材料；硫化鋅；雙金屬氫氧化物；超級電容器；

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