金属磷化物纳/微米材料的制备、表征及其性能研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:lixuelei19890117
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金属磷化物在电学、光学、磁学和光催化等方面表现良好,从而引起了工作者的研究兴趣,尤其作为一种新型的电极材料和催化材料,近年来已成为电化学领域和催化材料领域研究的热点。但目前对金属磷化物纳/微米材料的形貌、尺寸和物相的控制仍是一个挑战。本文设计制备了一些重要的金属磷化物纳/微米材料,并在结构表征的基础上,探讨了它们的生长过程及其具有的性能。本论文围绕金属磷化物纳/微米结构的制备、调控和性质进行了以下几个方面的研究:1.以硫酸铜(CuSO4·5H2O)和白磷(P4)作起始原料,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,利用溶剂热法成功地制备了均一形貌的树枝状磷化铜(Cu3P)微晶。产品的结构和形貌通过X-射线衍射花样(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行了表征。结果表明,所得Cu3P微晶具有纯的六方相结构,结晶度良好,且有80%以上为树枝状结构并且形貌均一,表面活性剂(SDS)在树枝状Cu3P的整个生长过程中起到辅助的作用。Cu3P微晶的电化学性能的研究表明该Cu3P微晶的初始放电容量超过1300mA·h/g,经过20圈放电后,电容量仍保持在291mA·h/g,这可能是由于微晶的尺寸和结构对其电容量的影响有关。2.采用水和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)做溶剂、以NaBH4作为还原剂,利用溶剂热法成功地制备了具有不同形貌(粒子和管状)的磷化锡(Sn4P3)。产品的结构和形貌通过X-射线衍射花样(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,所得两种形貌的产品都为纯的六方相结构,且结晶度良好,形貌均一。在此过程中发现十二烷基硫酸钠(SDS)对Sn4P3形貌的形成发挥了重要的辅助作用。最后,通过对所得产品的光催化性能进行研究,发现能够很好的降解一些有机染料(藏红T,亚甲基蓝、甲基橙和吡咯红B),而且,不同形貌的Sn4P3的光催化降解性能不同。为了进一步研究光催化性能与形貌之间的关系,探讨了两种形貌的Sn4P3对有机染料的光催化降解能力和选择性。3.以氯化镍(NiCl2·6H2O)作为镍源,无水乙醇和水作为混合溶剂,采用硬脂酸钠辅助的溶剂热法成功地制备了磷化镍(Ni2P)微球。产品的结构和形貌通过X-射线衍射花样(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,所制备的Ni2P具有纯的六方相结构,形状为微球,其直径介于2-4μm之间。硬脂酸钠用量,反应温度,反应时间及溶剂配比等对样品尺寸、形貌及微球形成过程等均有一定的影响。通过对比实验得出Ni2P微球的最佳制备条件是硬脂酸钠的质量百分数为0.42%,VH20:VEthanol=1:1,反应温度为180℃,反应时间12h。4.以氯化镍(NiCl2·6H2O)和白磷(P4)为起始物,利用溶剂热法在不同的混合溶剂中制备出了海胆状磷化镍(Ni2P)微晶。产品的结构和形貌通过X-射线衍射花样(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,所制备的海胆状Ni2P具有纯的六方相结构,其直径介于2-5μm之间。反应温度和反应时间对产品的尺寸、形貌及海胆状的形成过程等均有一定的影响。通过对比实验得出海胆状Ni2P微晶的最佳生长条件为VEG:VDMF:VH20=5:2:5,反应温度为180℃,反应时间12h。
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