文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
功能纳米材料的控制合成及能源领域相关性质的研究
姓名:郑磊
申请学位级别:博士
专业:无机化学
指导教师:谢毅
2011-04-15
ABSTRACT
摘要
本论文工作以尝试性解决能源领域的关键问题为出发点,以控制合成功能性
纳米材料和构建具有功能优势的纳米结构为目标,通过对反应物和目标产物的结
构分析,探索利用简单的前驱物分子以及产物结构自范性来合成具有特定形貌的
特定纳米材料。本论文主要内容归纳如下:
1. 作者以具有高效光解水制氢能力的 CuInS2 催化剂为目标产物,设计并实
现了以原位生成的二元硫化物 CuS 纳米晶为自牺牲模板,一步大量合成 CuInS2
多级结构的新合成方法。结合所得到的 CuInS2 产物具有粒径分布均匀、样品分
散性好、晶化度和物相纯度高、比表面积大以及光学带隙增加的优点,测试了其
可见光解水制氢的性能。
2. 作者以具有光致、电致变色特性的 MoO3 材料为目标产物,利用简单的
前驱物分子,通过其本身选择性的缩合过程,首次成功制备出新颖的亚稳六方相
MoO3 纳米带材料,并且探究了小分子前驱物和矿化剂的相互作用对最终 MoO3
成相因素的影响。对比六方亚稳相和正交稳定相 MoO3 晶体结构,我们通过理论
计算分析和实验测试首次证明了六方相 MoO3 更为突出的光致、电致变色性能,
具有高着色对比度和快速响应的机敏特性。
3. 作者发展了一种通过简单的制备方法,将具有电学储能活性的一维氧化
钼纳米结构生长在导电的金属集流器上,实现了氧化钼纳米阵列作为一体化电极
应用于超级电容器的设计。在仔细研究了不同氧化钼晶体结构的基础上,选用合
适的钼氧前驱物,通过溶胶-凝胶法及水热/溶剂热的过程,制备出了整齐致密的
MoO3 和 MoO2 纳米棒阵列结构,并研究了与金属集流器之间的电学接触。更重
要的是,通过对其储电性能的测量和分析,我们发现直接生长于金属集流器上的
纳米阵列具有良好的比电容和循环稳定性,有利于超级电容器储能方面的应用。
4. 作者以复合超级电容器活性材料为出发点,实现了一种用于合成多种金
属氧化物/导电聚合物复合纳米材料的,新颖且普适的合成方法,研究了前驱物
分子在氧化物形成、聚合物单体氧化聚合、以及聚合物与氧化物插层结构同步合
成过程中的作用,以及对产物形貌的影响。电化学测试和分析的结果表明,所获
得的 MoO3/聚苯胺活性材料拥有良好的超级电容器储能特性。

关键词: 能源纳米材料多级结构阵列复合材料光催化制氢光致变色
电致变色超级电容器
ABSTRACT
ABSTRACT
In this dissertation, the authors focused on the key issues in energy source, to
explore the controllable synthesis of functional nanomaterials and the elaborated
construction of advantageous nanostructure on the basis of the structure analysis
between the reactants and target products. By utilizing the precursors and
self-limitation properties of the final product, the corresponding structure-dependent
properties of the as-obtained functional anic nanomaterials were also
investigated in this dissertation. The details are summarized briefly as follows:
1. In pursuit of enhanced visible-light-driven photocatalytic H2 evolution by CuInS2
photocatalyst, the authors developed a one-pot route for large-scale preparation of
nearly monodisperse CuInS2 with hierarchical architectures using in-situ