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题目:金属及金属氧化物混杂材料的可控制备及其光、电、磁性能研究

关键词:微流控;混杂材料;磁性能;电化学

  摘要


    纳米粒子凭借其优异的性能广泛应用于光学、电子、生物医学、能源等领域。微流控制备纳米粒子技术可以通过对反应中的外界条件实现对纳米粒子的形成过程实现时间和空间的控制。通过微流控技术探究到纳米粒子的形成阶段分为四个连续的阶段:反应、形核、长大、终止。这些过程可以通过对外界条件的控制来进行调控,比如反应物的浓度、溶液流速、反应管道大小、反应温度、收集温度等。在此基础上本文主要探索研究制备超小颗粒金属及金属氧化物纳米粒子的工艺条件,以及其在光学性能、磁性能以及电化学性能方面的研究,重点探讨分析了三种体系材料作为超级电容器电极材料的应用。

    通过微流控程序控温一步包覆法,成功制备出均匀单一2.2nm左右的Co纳米粒子、颗粒均一且尺寸大小为3.3±0.6nm的CoZn-Zn1-xCoxO混杂材料、大小为3.0±0.4nm CoAl-Al2-xCoxO3的混杂材料。三体系纳米粒子均具有软磁性能,且在极性和非极性溶剂中溶解度很好。其中CoZn-Zn1-xCoxO体系纳米粒子具有紫外吸收和荧光效应。根据CV和CP测试结果可以得出,三种粒子体系的比电容量均随着扫描速率的增大而降低。并且退火后的纳米粒子相比于退火前比电容量要增大很多。根据CV曲线计算所得的电极最大比电容量Co:280F/g;CoZn-Zn1-xCoxO:91F/g;CoAl-Al2-xCoxO3:72F/g。退火后电极最大比电容量Co:740F/g;CoZn-Zn1-xCoxO:788F/g;CoAl-Al2-xCoxO3:323F/g。其中退火后的Co和CoZn-Zn1-xCoxO最大比电容量相近,且数值可接近800F/g,此比电容量值在作为超级电容器电极材料具有很高的应用价值。