利用多糖制备无机纳米材料及其性能研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要多糖是地球上最丰富的可再生天然有机物之一，它是一种多羟基的高分子物质，可以在分子间通过氢键形成超分子，可以用作模板来引导纳米晶体的生长。利用生物多糖制备纳米材料具有诸多优点，如多糖资源丰富，可再生，成本低廉；而且制备过程中的化学反应都在水体系中进行，所以可以避免有机挥发溶剂的使用。本论文将生物多糖引入超级电容器氧化物电极材料和金属纳米粒子的制备过程中。本文首次利用可溶性淀粉制备了具有纳米孔结构的NiO和Co3O4氧化物电极材料；此外，我们利用表面具有多糖结构的胶体碳球制备了NiO空心球电极材料，利用现代表征手段，包括XRD、TE

2、M、氮气吸附-脱附仪等对产物成分、形貌、结构等进行分析，并对它们的形成机理进行了探讨。对所制备的多孔氧化物电极材料进行了电化学性能测试，结果表明具有纳米多孔结构的NiO、Co3O4以及NiO空心球结构电极材料都呈现出良好的超电容性能，讨论其超电容性能与比表面积、内部孔结构与之间的关系。此外，我们利用表面具有多糖结构的胶体碳球为模板，制备了SiO2、TiO2、SnO2的空心球结构，探讨了氧化物空心球结构的形成机理。我们将Ni(OH)2/starch和胶体碳球与Ni(OH)2的核壳结构在氮气气氛中热处理，都得到了Ni纳米粒子/无定型碳复合材料，我们对其形成机理进行

3、了探讨。此外，利用多糖通过一条绿色途径合成银纳米粒子、银的大孔海绵体与银纳米粒子/碳的复合材料、碳保护的镍、钴纳米粒子，在整个实验过程中，未添加任何还原剂，碳保护的Ni和Co纳米粒子在空气中具有很好的稳定性。关键词：多糖，电极材料，多孔，空心球，纳米材料，银，镍，钴i利用多糖制备无机纳米材料及其性能研究ABSTRACTPolysaccharideisoneoftherichestrenewablenaturalorganicmacromoleculesontheEarth.Polyhydroxylatedmacromoleculespresentinteres

4、tingdynamicsupramolecularassociationsfacilitatedbyinterandintramolecularhydrogenbondingresultinginmolecularlevelcapsules,whichcanactastemplatesfornanoparticlegrowth.Ithasmanyadvantages,forexample,polysaccharideisreadilyavailable,renewableandlowcost.Besides,thechemicalreactionforthep

5、reparationofthenanomaterialsbyusingpolysaccharideasthetemplateiscarriedoutinthewatersolutionsystem;asaresult,theorganicsolventscanbecompletelyavoided.Inthispaper,polysaccharidehasbeensuccessfullyusedasthetemplateforthepreparationoftheoxideelectrodematerialsofsupercapacitorandmetalli

6、cnanoparticles.WefirstlyusesolublestarchtothepreparationofnanoporousNiOandCo3O4.Besides,wehavepreparedNiOhollowsphereelectrodematerialsbyusingthecolloidalcarbonsphereswithpolysaccharide-likesurfacesasthetemplate.AdvancedinstrumentsincludingXRD、TEM、N2sorptionandsoonareappliedtotheana

7、lysisofthestructureandmorphologyonthesamples.Andthepossiblemechanismsfortheformationofthesamplesarediscussed.Theas-preparedelectrodematerialsexhibitfavorablesupercapacitance.ThisresultisanalyzedwiththemicrostructuresofthesamplesincludingtheBETsurfaceareasandtheporestructures.Inaddit

8、ion,SiO2、TiO2、SnO2h