二氧化锡纳米形貌结构可控制备研究

摘要

SnO2作为一种n型的氧化物半导体材料被广泛的应用到气体传感器、透明电极、可充锂电池、催化剂、太阳能电池等许多领域当中,许多年来都受到了研究者们的青睐。近些年来随着科技的进步和经济的发展,对传统SnO2材料的理化性能又提出了更高的要求,如何更大的发挥SnO2潜在的优越性能成为了研究重点。有研究表明具有特定纳米形貌结构的SnO2半导体材料可以更高效的发挥其潜在上的性能和应用,如气敏性、催化性等。因此对SnO2纳米形貌结构可控合成与制备的研究具有很大的理论和现实意义。
　　本文首先研究了SnO2纳米形貌结构可控的水热制备,采用PEG400、Zn2+、CTAB为结构指示剂参与SnO2纳米形貌结构的水热制备过程、探索水热制备工艺条件、制定实验研究方案并进行了SnO2纳米形貌可控制备的模型和机理研究。其次,本文研究了双通多孔氧化铝AAM模板法的SnO2纳米线制备,先进行了AAM模板制备的工艺探索,找出了最佳工艺下的AAM作为合成SnO2纳米线的模板,采用Sn(OH)4溶胶凝胶法和浸渗沉积法在AAM中沉积Sn(OH)4凝胶纳米线,经过后续的热处理后得到了基于AAM上的SnO2纳米线阵列,并对所得SnO2纳米的进行形貌与结构表征。
　　在水热制备过程中,PEG400参与的条件下,当MSnCl4:MNaOH=1:6时,得到了直径分布在2~5μm之间的SnO2纳米空心球结构,当MSnCl4:MNaOH=1:7时,得到了层厚约为200nm的SnO2纳米片层结构,当MSnCl4:MNaOH=1:8时,得到了由约为200nm长的纳米棒组成的SnO2纳米花球结构。在Zn2+掺杂的条件下,当MSnCl4:MNaOH=1:6时,得到了由纳米粒组成的直径约为150nm纳米团结构。当MSnCl4:MNaOH=1:8时,得到了直径约为800nm的SnO2的花状结构。当MSnCl4:MNaOH=1:9.6时,SnO2纳米花的直径约为1.2μm左右。当MSnCl4:MNaOH=1:12时,产物中存在了ZnSn(OH)6相。在CTAB掺杂条件下,得到了由SnO2小方片晶体组成的直径约为800nm的纳米球。
　　在AAM制备过程中,制备AAM的最佳工艺条件是采用0.4mol/L草酸浓度和45V直流电压,此时孔内径为84nm,孔壁为32nm,孔的边界为正六边形,孔阵列排布,结构均一,呈“蜂窝状”。在抽真空的条件下,将AAM浸泡在Sn(OH)4溶胶凝胶的先驱体溶液中,向AAM成功的注入了SnO2纳米线。纳米线的直径约为85nm,与最佳工艺条件下获得的AAM孔道直径相匹配。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 纳米SnO2形貌结构制备国内外研究现状

1.3 纳米SnO2基本性质

1.4 纳米SnO2的分析方法

1.5 纳米SnO2材料的应用

1.6 本课题的研究内容

第2章 SnO2纳米形貌结构可控水热制备方法

2.1 引言

2.2 实验原理

2.3 实验原料及设备

2.4 实验工艺及设计

2.5 本章小结

第3章 SnO2纳米形貌结构可控水热制备研究

3.1 引言

3.2 PEG调控下SnO2纳米形貌结构研究

3.3 Zn2+调控下SnO2纳米形貌结构研究

3.4 CTAB调控下SnO2纳米形貌结构研究

3.5 本章小结

第4章 AAM模板法SnO2纳米线制备研究

4.1 引言

4.3 双通氧化铝的模板表征

4.4 AAM中沉积的SnO2纳米线表征

4.5 SnO2纳米线沉积机理分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢