锗酸锌基和氧化锰基无机—有机纳米杂化材料的制备与性能

摘要

在纳米材料合成日趋成熟的背景下，多功能型复合结构的无机-有机纳米杂化材料引起了人们越来越多的关注。无机-有机纳米杂化材料不是两种组分的简单组合，而是发挥两种组分的优势从而达到一种协同效应，在光电、光催化、吸附、离子交换和传感器方面有潜在的应用前景。因此，探索性能优异的无机-有机纳米杂化材料是目前亟待发展的研究课题。
　　本文围绕无机-有机小分子纳米杂化材料和无机-高聚物纳米杂化材料进行展开，分别研究了Zn2GeO4-DETA、SiO2/PNIPAM、Zn2GeO4/PNIPAM以及MnO2/PPy无机高聚物纳米结构。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)等表征手段对所得杂化材料的结构、性能进行了详细的讨论分析，具体的研究内容如下:
　　(1)利用溶剂热法在二乙烯三胺存在的条件下制备了Zn2GeO4-DETA纳米束，形貌为新奇的哑铃形，组成纳米束的纳米线长度约为5-8μm。和纯无机相材料相比，此材料展示出了不同的荧光性能，发射光谱在405nm和421nm处出现了强烈的发射峰。
　　(2)利用Stober法制备了形貌均一的介孔二氧化硅纳米小球，直径为100nm，在其表面包覆了一层功能高分子PNIPAM，从而成功制备出了SiO2/PNIPAM纳米杂化材料，利用多种表征手段对其微观结构及组成进行了表征分析。在无机材料锗酸锌纳米线的表面包覆上了一层功能高分子PNIPAM，其特征基团已经通过红外光谱表征出来，表明成功制备出了无机-高分子纳米复合材料Zn2GeO4/PNIPAM。
　　(3)以高锰酸钾为反应原料，酸性环境中利用水热法在140℃下反应10h获得了MnO2纳米线。在没有表面活性剂和氧化剂的条件下，以MnO2作为模板和引发剂，酸性条件下引发了吡咯的聚合反应，最终形成了MnO2/PPy核壳结构。将MnO2/PPy纳米复合材料制备成电容器电极，在1、2、5、10、20、50mV/s扫描速率下获得了循环伏安曲线，随着扫描速率的增大，循环伏安曲线围成的面积变大，但是其基本形状未发生较大的变化，说明该工作电极的质量传输与电子迁移性质较好，电容特性类似。但是通过计算获得的面积比电容较小，材料的电化学性能还有待提高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 无机-有机小分子纳米杂化材料

1．2．1 金属基无机-有机杂化材料

1．2．2 双元素无机物基无机-有机杂化材料

1．2．3 三元素无机物基无机-有机杂化材料

1．3 无机-高聚物纳米杂化材料

1．4 无机-有机纳米杂化材料的制备与表征

1．4．1 制备方法

1．4．2 表征方法

1．5 本实验的目的与意义

第二章 Zn2GeO4-DETA纳米杂化材料的制备与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3．3 Zn2GeO4-DETA纳米杂化材料的制备

2．3 实验结果表征

2．4 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 Zn2GeO4(或SiO2)与PNIPAM纳米杂化材料的制备与表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 SiO2／PNIPAM纳米球的制备

3．2．4 Zn2GeO4／NIPAM纳米线的制备

3．3 实验结果表征

3．3．1 SiO2／PNIPAM纳米球的表征

3．3．2 Zn2GeO4 ／PNIPAM纳米线的表征

3．3．3 Zn2GeO4／PPy纳米复合材料的尝试

3．4 本章小结

第四章 MnO2／PPy复合材料的制备、表征及性能测试

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 MnO2／PPy纳米复合材料的制备

4．3 实验结果表征

4．4 结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间获得的成果

致谢