新型層狀鉍釩氧基化合物微納結(jié)構(gòu)的合成及其性能研究.pdf

1、本論文以層狀鉍釩氧基化合物的晶體結(jié)構(gòu)分析為導(dǎo)向，利用合適的化學(xué)反應(yīng)路線來(lái)可控合成新型層狀鉍釩氧基化合物的微納結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步考查所得到的微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)，電學(xué)以及磁學(xué)性能，初步探討了層狀化合物的晶體結(jié)構(gòu)與性能兩者之間的構(gòu)效關(guān)系。論文歸納如下:
　　論文首先從典型的具有層狀結(jié)構(gòu)的VO2·0.5H2O合成入手，提出一種簡(jiǎn)單溫和的合成策略合成了VO2·0.5H2O微米結(jié)構(gòu)。研究了其電學(xué)磁學(xué)性能，探討了層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響。利用變溫電

2、導(dǎo)研究了體系電學(xué)特征，結(jié)果表明所合成出的VO2·0.5H2O具有半導(dǎo)體特性。從晶體結(jié)構(gòu)角度分析了其半導(dǎo)體特征的內(nèi)在原因，即其晶體結(jié)構(gòu)中存在著恰好是V-V相互作用的臨界值的Z型折線形釩鏈，鏈上釩原子的電子云能部分重疊。進(jìn)一步研究了體系的M-T曲線，發(fā)現(xiàn)存在有個(gè)異常躍遷。通過(guò)居里-韋斯定律擬合，表明低溫下相鄰V離子之間存在強(qiáng)烈的反磁性作用。在此基礎(chǔ)上，初步研究了其在水相鋰電中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，電池有著較高的首次放電比容量，電池的循環(huán)穩(wěn)定

3、性非常好。提出晶體結(jié)構(gòu)中層內(nèi)VO6八面體都是通過(guò)共邊連接，層中沒(méi)有孔道以及所合成產(chǎn)物高的結(jié)晶性具有較高的穩(wěn)固性，使得電極材料能夠保持較為穩(wěn)定的電化學(xué)循環(huán)性能。
　　其次，論文選取了同為層狀結(jié)構(gòu)的非計(jì)量比鉍氧基化合物Bi2O2.33為研究目標(biāo)，進(jìn)一步探討層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。首次通過(guò)化學(xué)方法制備了純相Bi2O2.33納米花。系統(tǒng)研究了純相Bi2O2.33納米花的合成條件，找出了純相難以合成的原因，即必須嚴(yán)格控制體系的還

4、原氣氛。首次報(bào)道該種物質(zhì)的室溫鐵磁性。提出室溫鐵磁性的起源于因電荷平衡而出現(xiàn)的Bi2+離子所含有單電子，而晶體結(jié)構(gòu)中中存在Bi-Bi長(zhǎng)鏈為未成對(duì)電子的耦合提供了可能，指出這種現(xiàn)象類似于稀磁半導(dǎo)體，認(rèn)為所獲得的具有室溫鐵磁性的層狀非計(jì)量比化合物是一個(gè)新的稀磁半導(dǎo)體，有望在電磁學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
　　最后論文關(guān)注了層狀化合物的新存在形式:原子級(jí)超薄二維納米片。論文選取了具有典型的層狀結(jié)構(gòu)的三元化合物釩酸鈣(CaV4O9)，在充分研究了其