原位生长法用于高性能铜镍基微纳米材料的可控合成.pdf

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1、⑩－一个４ｚ唸ｒｉ）ＺＨＯＮＧＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ原位生长法用于高性能铜／镍基微纳米材料的可控合成张向丹学科门类：工学专业名称：材料学导师姓名、职称：米立伟教授＊？？：２０１７年５月中原工学院学位论文原创性声明，是我个人在导师指导下进行本人郑重声明：所呈交的学位论文的研宄工作及取得的研宄成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做

2、的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意９一°本人学位论文与资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任学位论文作者签名：■如／年／月６曰）中原工学院学位论文知识产权声明识产权的规定：研究生本人完全了解中原工学院有关保护知，即在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于中原工学院。学校有权保门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允留并向国家有关部许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入、有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解

3、密后适用本声明。学位论文作者签名ｎ向＊■序指导教师签名：柴ｉ沣＇為年６月＃曰加／年／月／曰１授予单位代码:学号或申请号:密级:中原工学院硕士学位论文原位生长法用于高性能铜/镍基微纳米材料的可控合成张向丹指导教师：米立伟教授申请学位级别：硕士专业名称：材料学提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年5月培养单位:中原工学院学位授予单位:中原工学院原位生长法用于高性能铜/镍基微纳米材料的可控合成专业：材料学硕士生：张向丹指导教师：米立伟教授摘要随着现代经济和生活的快速发展，日益短缺的能源和汽车尾气、工业废水的排放造成的环境

4、污染问题已引起全球人们的广泛关注。为此，广大科学研究者们致力于开发新材料以解决能源危机和环境问题。合成具有优异性能的新材料对解决当前的两大危机具有重要的意义。材料的结构和组成决定了材料最终的性能，但如何设计出具有特殊结构和最佳组成的新材料成为了研究者们目前需要解决的重大问题。铜基、镍基化合物都是重要的半导体材料，广泛应用于催化和电化学方面，在能量储存转换及环保方面具有很好的应用前景。本文将设计一种简单、温和的合成方法构筑具有三维分等级结构和可控组成的新材料，以求达到制备最佳性能的材料的目的，为解决能源及环境问题做贡献，同时也为有效合成其它

5、高性能的材料提供了一种新思路。1.通过连续反应构筑三维分等级枝状结构的CuS纳米片及其在染料降解方面的应用。实验以牺牲泡沫铜模板法，采用简便的原位连续反应，在温和的溶剂热条件下，实现了CuS纳米片由二维到三维分等级结构的转变，有效地控制了CuS纳米片的生长方向。将其应用在染料降解方面，在暗箱中降解有机染料亚甲基蓝（MB）时，三维分等级枝状结构的CuS展现出优异的催化性能。在此基础上，将三维分等级枝状结构的Cu@CuS与Cu(NO3)2·6H2O进行同种元素之间的置换，合成了CuS@Cu9S5，离子之间的置换表明三维分等级枝状结构的Cu@C

6、uS纳米片可以吸收印染过程中产生的铜离子。本实验证明了材料的结构对性能会产生较大的影响，并对控制材料的生长方向提出了一种新思路。2.通过离子交换法合成了Ni1-xCoxMoO4电极材料，并将其应用于高性能的非对称超级电容器。首先以泡沫镍为模板，通过水热反应制备出由纳米片组成的三维分等级结构的NiMoO4微米花，以此为前驱体，与过渡金属钴离子进行阳离子交换，设计合成多元金属化合物，并进一步将这些置换后的产物用作超级电容器电极材料，将其组装成非对称超级电容器器件。在电化学测试过程中，CV曲线的面积表明置换后的产物具有较高的理论比容量。合成的N

7、i-Co钼酸盐不仅具有较高的器件性能，还有优异的循环稳定性，循环10000周之后器件仍具有较高的容量保持率。本实验通过离子交换法得到了双金属离子化合物，证明了双金属离子的协同效应有利于提高超级电容器的性能，Co离子的引入对NiMoO4I前驱体的比容量和稳定性都有较大的提升，充分说明了材料的组成对材料最终的性能具有较大的影响。关键词：Cu/Ni基微纳米材料三维分等级结构原位生长泡沫金属离子置换IIINSITUGROWTHMETHODFORTHECONTROLLABLESYNTHESISOFCU/NI-BASEDMICRONANO-MATER

8、IALSWITHHIGHPERFORMANCEMajor:MaterialsScienceMaster:XiangdanZhangSupervisor:Prof.LiweiMiAbstract