规整氧化铁微纳米粒子的可控制备与性能研究

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摘要：α-Fe2O3作为自然界中最稳定的氧化铁物相，具有稳定性好、无毒性、廉价易得等优点。本文研究了使用不同阳离子助剂制备氧化铁纳米粒子时，阳离子种类对氧化铁形貌的影响，并对产生规则形貌的氧化铁进行电化学性能研究。该实验采用水热法，以阳离子（Zn2+）作为助剂，选择乙酸锌，以Fe(NO3)3作为铁源，制备得到锌掺杂α-Fe2O3立方体。借助SEM分析α-Fe2O3的形貌，并考察在不同阳离子（Ni2+、Co2+、Cu2+）掺杂下、反应物体系及溶液中各离子浓度不同堆产物形貌的影响。同时研究用硬模板法，以制备的氧化铁样品为硬模版剂制备相应碳材料。最终以乙酸锌、乙酸铜为助剂的样品经由SEM观察得出均为规则的立方体形貌。以锌离子为助剂制备的氧化铁比电容为25.57 F·g-1，以铜离子为助剂的制备的氧化铁比电容为24.85 F·g-1。69501

毕业论文关键词：α-Fe2O3 ；形貌控制；水热法；硬模版法；电化学性能

Abstract α-Fe2O3 as the most stable iron oxide phase in nature, with good stability, non-toxic, cheap and easy to get the advantages. In this paper, the effects of cationic species on the morphology of iron oxide were studied by using different cationic additives. The electrochemical properties of ferrous oxide were studied. In this experiment, zinc-doped α-Fe2O3 cube was prepared by hydrothermal method, cationic (Zn2 +) as the auxiliary agent, zinc acetate and Fe (NO3) 3 as iron source. The morphology of α-Fe2O3 was analyzed by SEM. The effects of different cation concentration on the morphology of the reactor were investigated. At the same time, the corresponding carbon materials were prepared by hard template method, and the prepared iron oxide samples were hard template. The samples with zinc acetate and copper acetate as the additives were observed by SEM. The specific capacitance of iron oxide is 25.57 F • g-1 by Zn2+, and the specific capacitance of iron oxide is 24.58 F • g-1 by Cu2+

Keywords: α-Fe2O3; Morphology control ; Hydrothermal; Hard template method；Electrochemical performance

1.前言2

1.1课题选择的背景和意义2

1.2氧化铁文献综述2

1.3 纳米氧化铁的制备3

1.4纳米氧化铁的形貌控制与合成5

1.4.1棒状氧化铁制备5

1.4.2中空柱形氧化铁的制备5

1.4.3氧化铁空心结构的制备6

1.4.4六角形氧化铁的制备6

1.5纳米氧化铁的表征分析6

1.5.1 X射线衍射物相分析6

1.5.2扫描电镜分析（SEM）7

1.6纳米氧化铁的应用7

1.6.1 在磁性领域的应用7

1.6.2在催化领域的应用7

1.6.3在颜料领域的应用7

2.实验内容8

2.1研究目标8

2.2研究内容8

2.3 实验仪器与药品9

2.4实验内容10

2.4.1锌掺杂下α-Fe2O3水热法制备10

2.4.2其它阳离子（镍、钴、铜）掺杂水热法制备14

2.4.3以α-Fe2O3为硬模版剂制备碳材料17

2.4.4 以还原铁为硬模版剂制备碳材料19

3.数据分析22

4.结果与讨论26

5.致谢28

6.参考文献29

1. 前言

1.1 课题选择的背景和意义

氧化铁纳米粒子作为纳米材料的一个重要分支，它除了具有纳米材料的一般共性，包括表面效应、体积效应和量子尺寸效应等，还有着优异磁性能和生物相容性等其它纳米材料不具备的优点。而不同形貌的氧化铁微纳米粒子具有不同的晶面，具有不同的催化、光、电磁性能。因此，对于氧化铁纳米颗粒的研究，从控制合成不同规整形貌的氧化铁，到其功能化与应用化一直都是纳米材料领域的研究热门。