● 摘要
钴氢氧化物及氧化物因形貌具有多样性，在纳米尺度下表现出特殊的磁学、电学、催化等性能，已成为国内外新型功能材料开发的热点之一。为了提高钴氢氧化物及氧化的各方面性能，才去调控其微观形貌的方法。目前，在纳米材料科学中最具应用价值的则是多级结构和空心结构。本硕士论文即以配位刻蚀剂模板法为基础，成功合成了结构新颖的钴的氢氧化物、氧化物及与两者与石墨烯的复合物，对合成机理进行了详细探讨，初步研究了材料的超级电容器性能、锂离子电池性能、光催化降解染料性能。具体如下：
1．以尺寸均一氧化亚铜为前驱体，利用牺牲模板法，在室温条件下合成出结构完整、单分散性良好的非晶空心氢氧化钴立方体材料。通过调控钴盐的种类、反应物的浓度等实验条件，详细探讨了不同实验条件对材料微观结构的影响，最终提出了小颗粒自组装的合成机理。初步探讨了其电化学特性，证明该材料在超级电容器领域有发展潜力。
2．在室温条件下，一步法合成氢氧化钴空心立方体/还原氧化石墨烯复合物。经过后续的热处理，成功将之转化为一氧化钴/石墨烯的复合物，并将该复合物作为锂电池阴极活性材料测试其储锂性能。该方法中以温和、无毒、无污染气体排放的硫代硫酸钠作为刻蚀剂和还原剂，同时实现了模板的去除和氧化石墨烯的还原。用该方法还原的氧化石墨烯还残留很多含氧官能团，缺陷也较多，对材料锂电池性能的提升起到了积极的作用。该方法具有一定的普适性，可以推广到合成其他过渡金属氧化物空心材料复合物的合成中。
3．通过改变实验条件，实现控制氧化亚铜模板尺寸的目的，最终获得了不同尺寸的具有多级结构的四氧化三钴空心立方体。该材料具有空心、多孔等特性，比表面积大，孔孔之间联通，利于物质间的相互作用。将该材料与一些文献中报到的四氧化三钴纳米材料相比，在可见光条件下，其降解亚甲基蓝的能力更强。