缺陷氧化钨纳米复合材料的制备、表征及其应用研究

摘要

氧化钨(WO3)作为一种重要的n型半导体材料，由于其具有特殊的缺陷结构和物理化学特性被广泛地应用到气体传感、光催化、电致变色和场致发射等领域。实际制备中存在一些非化学计量比的氧化钨(WO3-x)由于其晶体中存在一定量的氧空位缺陷，可以在一定程度上提高导电率、减小能带隙，而且还能增强氧化钨表面对物质(如CO2、H2、 NO2)的吸附，为催化反应提供更多的活性位点，所以在光催化剂和电极材料等方面具有重要的研究和应用价值。因此，本文主要针对缺陷氧化钨及其复合物的制备，对他们在催化反应和锂离子电池方面的应用进行了深入的研究。本论文的主要研究内容及取得的成果如下:
　　(1)以钨酸铵和柠檬酸为原料，利用柠檬酸的还原能力及形貌控制作用，一锅水热法成功的合成了具有大量缺陷存在的氧化钨纳米线。通过与商品氧化钨的对比，发现缺陷氧化钨具有更窄的禁带宽度，而且在可见光和近红外区有着更强烈的光吸收，呈现出新的光学特性和应用。
　　(2)利用缺陷氧化钨能提供自由电子的特性，在合成过程中不加入稳定剂、助还原剂等，在室温条件下通过原位还原的方法直接将Pd2+还原成Pd纳米颗粒，并负载在缺陷氧化钨表面。将此催化剂用于对硝基苯酚加氢反应以及苯乙烯加氢反应中，表现出了优异的催化性能。
　　(3)通过化学聚合以及高温碳化的方法成功制备出N-C包覆的缺陷氧化钨WO3-x/N-C的复合材料，然后将其作为锂离子电池负极材料研究了缺陷氧化钨及其复合材料的电化学性能。结果表明，WO3-x/N-C复合材料比缺陷氧化钨纳米线具有更加优异储锂能力和循环稳定性能。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 纳米材料简介

1．1．1 纳米科学技术和纳米材料的含义

1．1．2 纳米材料的特性

1．2 氧化钨纳米材料的研究现状

1．2．1 氧化钨的基本性质

1．2．2 缺陷对氧化钨纳米材料的影响及研究进展

1．2．3 缺陷氧化钨纳米材料的制备方法

1．2．4 缺陷氧化钨纳米材料的应用

1．3 本论文的设计思想及创新点

第二章 缺陷氧化钨纳米材料的制备和表征

2．1 缺陷氧化钨纳米材料的设计与合成

2．1．1 实验设备与仪器

2．1．2 实验试剂

2．1．3 缺陷氧化钨纳米材料的合成

2．1．4 缺陷氧化钨纳米材料的表征

2．2 结果与讨论

2．2．1 缺陷氧化钨纳米材料的结构分析

2．2．2 缺陷氧化钨纳米材料的形貌分析

2．2．3 缺陷氧化钨纳米材料的缺陷分析

2．3 小结

第三章 缺陷氧化钨纳米复合材料的催化性能研究

3．1 实验过程

3．1．1 实验设备与仪器

3．1．2 实验试剂

3．1．3 缺陷氧化钨纳米复合材料的合成

3．2 实验结果与分析

3．2．1 物相分析

3．2．2 形貌分析

3．2．3 结构分析

3．3 缺陷氧化钨纳米复合材料的催化应用

3．3．1 催化性能测试

3．3．2 实验结果与讨论

3．4 小结

第四章 缺陷氧化钨纳米复合材料的锂离子电池性能研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验设备与仪器

4．1．2 实验试剂

4．1．4 材料的合成

4．2 材料结构表征技术

4．3 电化学性能测试

4．3．1 电极片的制备与电池的组装

4．3．3 电池的电化学性质测试

4．4 实验结果与分析

4．4．1 物相分析

4．4．2 形貌分析

4．4．3 结构分析

4．4．4 锂离子电池性能

4．5 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

作者简介