二氧化锡纳米形貌结构可控制备研究-材料物理与化学专业论文.docx

Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng A study on morphology and structure controlled synthesis of SnO2 nanomaterials Candidate: Huang Mingxing Supervisor: Prof. Zhang Xiaohong Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Materials Physics and Chemistry Date of Submission: 2012.12.21 Date of Oral Examination: 2013.01.11 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 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