金属纳米材料论文

纳米材料在微观尺度上所拥有的优异性质，使过渡金属硫族化合物在物理化学合成的纳米材料领域占据一席之地。其具备典型的二维层状晶体结构广泛应用于光电、电子通讯、航天医疗等领域，而碲化物作为这个“家族”中的一份子，因其在拓扑绝缘体、热电材料、磁电材料等领域被各国科研人员广泛研究，本文旨在对碲化物纳米材料的研究现状发展做个简单探讨。下面小编整理了一些《金属纳米材料论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

金属纳米材料论文 篇1：

探讨用于锂离子电池的中空无机非金属纳米材料

摘 要：锂离子电池在实际应用过程中，电极材料会因为锂离子的应用，出现电池失效现象。应用中空无机非金属纳米材料可实现锂离子电池电极空腔体积与壳层厚度的调整，以满足电极材料在充放电过程中的膨胀、收缩需求，提升锂离子电池使用性能，降低电池失效现象的产生。基于此，从中空无机非金属纳米材料相关概述出发，在文献资料梳理下，就锂离子电池的中空无机非金属纳米材料制作方法进行了简要分析，以供参考。

关键词：锂离子电池;中空无机非金属纳米材料;材料研究

引言：锂离子电池作为二次电池，兴起于上世紀九十年代，在不断发展过程中具备了大能量密度、充电快速、充电效率高、输出功率大、低环境污染、自放电小等特征，并被广泛应用于日常生产与生活中。在锂离子电池应用过程中，其性能的优化与作用的发挥与电极材料存在密切关联性。加强锂离子电池电极材料的研究已经成为人们关注的重点。鉴于此，本文主要对用于锂离子电池的中空无机非金属纳米材料如下分析，以期明确中空无机非金属纳米材料应用优势，探寻电极材料制备创新方法。

1中空无机非金属纳米材料

“中空无机非金属纳米材料”主要是指具备中空结构的无机非金属材料。而为无机非金属材料（inorganic nonmetallic materials）是除有机高分子材料、金属材料外，对其他材料的统称，主要以一些元素的氧化物、氮化物、硼化物、硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等构成，最早形成于上世纪四十年代，并在不断发展中得到进步与完善，成为当前生活与生产中应用较为广泛的材料之一[1]。而在无机非金属材料应用过程中，利用模板法能够制备具有纳米级三维中空体系的无积分金属材料，可有效提升无机非金属性能，使其在能量存储、能量转化、气体探测中得到广泛应用。以锂离子电池为例，应用中空无机非金属纳米材料制备电极可有效增大电极与电解液之间的接触面积，增强反应活性位点。与此同时，中空无机非金属纳米材料功能化壳层，能够有效适应锂离子电池充放电过程中颗粒的膨胀、收缩，降低电池失效现象的产生，以推动锂离子电池优化发展，为能源应用与节约提供创新发展路径。

而在锂离子电池中空无机非金属纳米材料制备过程中，传统模板法所制备材料多为球体结构，在实际应用过程中存在一定的限制。对此，如何在改变形貌的同时，有效控制高曲率与残余应力的影响，实现冗长壳沉积的去除，提升操作简便性，实现产品质量、经济、品质的协调发展成为人们关注的重点。对此，有必要对用于锂离子电池中空无机非金属纳米材料进行研究，在明确其应用价值的同时，创新实用性强、操作简便的中空无机非金属纳米材料制备方法。

2用于锂离子电池的中空无机非金属纳米材料制备方法

2.1中空无机非金属纳米材料制备之“柯肯达尔效应”

柯肯达尔效应（kirkendall effect）是现阶段中空无机非金属纳米材料制备的重要方法之一。它能够使两种或两种以上扩散速率不同的金属在一定条件下产生缺陷，从而使原本实心的颗粒成为具备中空结构的纳米材料。在用于锂离子电池的中空无机非金属纳米材料制备过程中，应用柯肯达尔效应具有显著的优势。一方面，在材料制备过程中无需利用模板，实现制备步骤的缩减，有利于节约电极材料制作成本，提升材料制备的可操作性，满足电极材料大规模生产需求;另一方面，柯肯达尔效应基于固态物质扩散现象，能够在不利用层状材料的情况下，实现二元及以上复杂结构材料的合成，简化材料制备条件[2]。例如，可根据Mn与Ni原子向外扩散与O原子向内扩散存在的速率差，进行具备中空结构0.3Li2MnO3·0.7Li Ni0.5Mn0.5O2锂离子电池负极材料的制作。该材料的应用可有效提升锂离子电池放电性能，实现室温条件下200mAh/g的放电电流密度，并在100次循环后仍具备201mAhg-1可逆比容。由锂离子电池工作原理可知，锂离子电池在充分放电过程中，锂离子会在正负电机之间进行嵌入和脱嵌。在此过程中，锂离子的嵌入和脱嵌性能与锂离子电池正负电机内部结构存在密切关联性。而

黑铁钒矿VOOH与次铁钒矿VO2由于具备高离子导电率、高能量密度等优势，应用于锂离子电池电极材料制备中，可有效提升锂离子电池性能，增强锂离子电池应用安全性。对此，可利用柯肯达尔效应进行锂电池电极材料制备，如利用L-半胱氨酸将V（IV）O（acac）2还原成V10O14（OH）2，并使其在水解作用下生成黑铁钒矿VOOH片状结构，使其附着在V10O14（OH）2表面，与V10O14（OH）2之间形成空隙，随着V10O14（OH）2的消失以及黑铁钒矿VOOH的部分氧化，将得到具有中空海胆状结构的次铁钒矿VO2纳米材料，用作于锂离子电池电极材料，实现与电解液接触面积的扩大，促进锂离子嵌入、脱嵌效率的提升。

2.2中空无机非金属纳米材料制备之“溶剂热法”

溶剂热法（solvothermal method）是基于水热法发生下形成的一种合成方法，主要以有机物或非水溶媒为溶剂，在一定条件下使混合物发生反应形成所需材料。在锂离子电池中的中空无机非金属纳米材料制备过程中，可应用溶剂热法进行实践。例如，Tang等学者在研究过程中，以水和乙醇混合溶液为介质，在溶剂热法作用下制备了具有中空结构的Li4Ti5O12并将其作为锂离子电池负极材料，实验表明，该材料的电化学性能相对较好，其电容量达到了114mAhg-1，在循环200次后，电容量仍可达到125mAhg-1。

3结论

总而言之，中空无机非金属纳米材料所具有的结构与功能可有有效提升锂离子电池电极材料与电解液接触面积，加快电解液扩散从而缩短锂离子迁移距离，降低锂离子电池充放电过程中锂离子嵌入与脱嵌的不利影响。对此，有必要认知中空无机非金属纳米材料制备方法，以提升材料应用性能，为锂离子电池优化发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]高欣，裴广玲.静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物锂离子电池隔膜及性能[J].化工新型材料，2018（12）：85-89+93.

[2]王杰，何欢，李龙林，王得丽.用于锂离子电池的中空无机非金属纳米材料的研究进展[J].中国科学：化学，2014，44（08）：1313-1324.

作者：汪宇轩

金属纳米材料论文 篇2：

过渡金属碲化物纳米材料概述

纳米材料在微观尺度上所拥有的优异性质，使过渡金属硫族化合物在物理化学合成的纳米材料领域占据一席之地。其具备典型的二维层状晶体结构广泛应用于光电、电子通讯、航天医疗等领域，而碲化物作为这个“家族”中的一份子，因其在拓扑绝缘体、热电材料、磁电材料等领域被各国科研人员广泛研究，本文旨在对碲化物纳米材料的研究现状发展做个简单探讨。

1纳米材料

纳米材料由于在微观结构上的独特尺寸及形貌，通常表现出非比寻常的性质，以致使在各个领域都是争相研究的热点。相较于块体材料而言，纳米尺寸的大小、体表面积的大小往往受量子效应的影响而展现出不同的性质。经过研究人员的研发设计出来的纳米材料正在应用于人们日常生活的各个领域，由于纳米技术的引入，会使手机屏幕透光率、扛弯能力、油漆着色率、衣服防污能力、合成骨骼更密实等等。而一维锑化物又是其中重要的研究对象之一，通常制备方法涉极其丰富：水热法、溶剂热法、高温固相法、化学沉积、磁控溅射法等等。

2过渡金属硫族化合物

近年来，继层状结构材料石墨烯的兴起，研究人员致力于二维层状结构材料的探索。碲元素在元素周期表中处于金属与非金属元素交界处，在一定反应条件下是非常好的半导体材料，如图一所示[1]。

碲化物是碲与金属或非金属元素的化合，较同一族的化合物而言，研究相对较晚，但挖掘潜力却很高。众所周知，同族元素，依次而下金属性表现越强，但化合物稳定性越差。而恰巧碲元素相较于同族元素中的硫、硒而言，反应活性是最低的，也是对碲化物前期研究进展缓慢的原因之一。过渡金属硫属化合物简称TMDs，是一类有别于其它半金属化合物的二维层状材料，其性质随着参入元素的不同而表现出不同的性质，可以是半导体材料（MoS2）也可以是半金属（WTe2）也是金属（NbS2）还能是超导体（NbSe2）。过渡金属硫属化合物伴随着晶体结构、晶体堆积方式的改变其性质也会发生相应变化。这一奇异的特性，使之TMDs成为全世界各国科研人员所关注的焦点，在光学器件、太阳能电池、催化剂、电子元件等领域已得到广泛应用[2]。

过渡金属碲化物二碲化钨（WTe2）作为“家族”成员之一，除其拥有的一般特性之外，还具备自身非比寻常的物理化学特性。2014年Ali等人发现在特殊环境下WTe2居然表现出异常强大的磁电阻，从此便成为热点研究之一。WTe2被发现成为第一个非饱和磁电阻材料，单层WTe2也具有量子自旋霍尔绝缘体性能。与此同时Pan等人也发现WTe2在高压极端条件下也会产生超导性。同时还发现手性异常引起的磁电阻效应在电子元件上。这些奇特的性质也成为WTe2被广泛研究的原因[2]。

3碲化物纳米材料发展

水热法因其制备简便、无毒无污染对环境亲和力强的特点被各类科研人员首选考虑。而碲化物作为2011年被美国材料基因组计划被评为两种最重要的元素之一。从最早2003年在常温常压下合成出一维的碲纳米棒，但由于其合成时间较长在此之后便不断优化反应参数，使之碲化物的研究成果如同雨后春笋般不断呈现在人们眼前[3]。

与此同时，Yu等人也采用了水热法，更换实验原料，选取Na2TeO3和水合肼在180℃下仅需要4h便可以得到高质量的碲纳米线。从中可以看出，反应速率的提高将导致生产效率的提高，单量的高效生产如何转化为工业级别的量化生产，这又是一次对纳米材料又一的伟大尝试。

除单一碲纳米线结构外，研究人员在纳米碲化物种也有相当大的研究成果，Bi3Te2、AuTe2、AuAg3Te2、Bi2Te2S等等又在碲化物中扮演着重要角色。

拓扑绝缘材料较一般绝缘体而言，它本非传统意义上的绝缘，而在其材料内部的电子态与绝缘态的相互转换，不易受外部杂志电子的干扰。目前拓扑材料的研究在于碲化物的掺杂元素之后的磁性研究。

复合材料较单一材料而言，因具备单一材料多出一种或两种以上的优异性质，综合两种复合材料的独特性质。而又在独特的界面处又具有自身特殊性质成为各个领域的研究热点。2010年，J.H.Yim等人将Bi、Pb、Te三种元素通过高温固相法直接混合烧结，研究了Bi2Te3-PbTe复合材料的微观结构和热电性能，观测到树状层叠结构，认为存在相分离的亚稳定三元相。但由于其主要物质成分为PbBi2Te4，并没有成功制备Bi2Te3-PbTe复合物，但也为后续研究做了铺垫。2012年，S.Sumithra等人采用溶剂热法成功制备了Bi2Te3-PbTe纳米材料。与此同时，Cava小组的研究人员也采用固相法成功烧结了由Fe、Se、Bi三种元素复合的层状Fe7Se8和Bi2Se3材料。2013年，梁贝贝等人采用水热法放电等离子体烧结出石墨烯与Bi2Te3的复合材料，表明在特定温度下烧结后的复合材料，比单一纯净材料的熱电优质系数高31%[4]。

综上，就目前而言，拓扑绝缘体和金属碲化物以纳米材料研究为主，块体复合材料则较少研究，但为单晶复合材料的制备研究提供了新的思路。

总结

碲化物纳米材料的开端从一维纳米棒到一维纳米线，再从一维纳米线到二维层状结构的研究探索中采用了各种物理化学合成方法，而碲化物虽较同族化合物研究较不完备，其中有其反应活性较低的因素，但随着研究的进展，发现其在热电磁电阻材料、拓扑绝缘体中具有强大潜力，也将在未来有望成为新一代纳米材料。

参考文献：

[1]Chhowalla M， Shin H S， Eda G， et al. The chemistry of two-dimensional layered transitionmetaldichalcogenidenanosheets[J].Naturechemistry，2013，5（4）： 263-275.

[2]Ali M N， Xiong J， Flynn S， et al. Large， non-saturating magnetoresistance in WTe 2[J]. Nature， 2014， 514（7521）： 205.

[3]Liu Z， Hu Z， Xie Q， et al. Surfactant-assisted growth of uniform nanorods of crystalline tellurium[J]. Journal of Materials Chemistry， 2003， 13（1）： 159162.

[4]Li H， Song Y R， Yao M Y， et al. Carriers dependence of the magnetic properties in magnetic topological insulator Sb1. 95-x Bi x Cr0. 05Te3[J]. Applied Physics Letters， 2012， 101（7）： 072406.

作者：何亮 王浩 冯海奎 耿春杰 王红宇

金属纳米材料论文 篇3：

金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究现状

摘 要：本文主要以金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究现状为切入点展开论述，结合当下金属化合物型半导体纳米材料的制备主要依据，从硫化镉半导体纳米材料、氧化锡半导体纳米材料、铝酸锌半导体纳米材料这三方面展开深入探索与研究，主要目的在于加大对金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究力度，从而确保金属化合物型半导体纳米材料应用效果达到最大。

关键词：金属化合物； 纳米材料； 半导体； 制备； 研究现状

引言：因为我国对于半导体材料研究力度的不断加大，使得我国出现越来越多的半导体材质供人们利用。当半导体的尺寸达到微米的时候，其性能与特征都会出现一定变化的，它的化学性能与物理性能也会随之发生转变。目前，诸多学者对半导体材料的研究都有了新的突破与进展，最为突出的地方便是外形与功能。基于此，本文主要阐述金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究现状，从而使得该领域的研究更上一层楼。

一、硫化镉半导体纳米材料

（一）优势与运用

硫化镉在半导体材料中占据着主体位置，在常温条件下它的禁带宽度是2.42eV。因其具备吸附周遭激子性能，导致它具备普通半导体的性质，同时还具备特殊的光学性质，在研究人员的不断探索中，发现了硫化镉不但具有高强度的光电效应，还具备良好的光电导性，它可以产生大量荧光。所以它可以被应用到各行各业，比如太阳能电池、发光二极管、光敏电阻等方面皆具备极大的应用价值。

（二）制备方式

当前对硫化镉的制作方法是多种多样的，比如比较典型的有沉淀法、凝胶法、水热法、模板法以及合成法等。水热法与融合法皆是将溶剂与反应物相结合，处于一个高温的环境中自行构成的晶体与组装过程。把具有化学性质的硫酸铵与五水合氯化镉安置在反应釜内，通过加入一定量的络合剂水溶液之后，经180℃高温进行反应，直至48小时过满即可，当冷却完全之后利用蒸馏水与无水乙醇把沉淀洗净，之后将其搁置在真空中保持 80℃直至超过14小时，从而构制出不同规格的纳米结构。经过研究会得知反应产物的形貌是存有一定差异的，而造成此种现象的原因是络合剂的不同，当络合剂是乙二胺时，这时的产物便是一堆的纳米棒，其中存在较少的三臂型纳米棒；当络合剂是甲胺时，一堆的纳米棒大约占据65%，其他的便是三臂型纳米棒；若是络合剂是乙胺时，三臂型纳米棒的产量竟高达85%；而若是络合剂是氨时便不会在有三臂型或一维纳米棒，而是会出现零维球状。

基于纯度比较高的CdS 粉体当做是原材料时，可以切实应用热蒸法来构建硫化镉纳米材料。首先需要把忖度比较高的CdS 粉体搁置造氧化铝的陶瓷中，并且由于石英板监将其盖住，将其整个放到石英管内，将氩气通入其中，保持2小时850℃，当冷却完全之后，会发现在氧化铝的陶瓷中会沉淀出一些黄色的物质。通过实验分析可知该产物是硫化镉纳米带，它的长度是不等的，几十微米也有，几百微米也存在，则其宽度也并非是固定的。除此之外，通过直流电击的方式来制造出硫化镉，目前，相比交流电直流电更具结晶性，因氧化铝是基板，它的直径与长度皆是需要利用模板孔径来决定的 ，极易被控制。

二、氧化锡半导体纳米材料

（一）优势与运用

氧化锡在属于是一种宽带隙类的半导体材料，因其具备的特殊性质，它在诸多领域都有一定价值，其中比较典型有湿敏传感器、太阳能电池、发光材料等。目前新兴的氧化锡纳米结构种类 比较多，例如线形，这些不同状态的纳米结构已经逐渐应用到激光发射的领域中

（二）制备方式

当前制备氧化锡的方法有很多，比较典型的有气相沉积法、氧化法、水热法等，若是采用水热法需要利用氢氧化钠同四氯化锡这两种风格廉价的材料作为原材料 ，其络合剂为檬酸钠，溶剂是水，所形成的是氧化锡纳米颗粒。此操作比较容易控制，也比较简单，这对于大量生产氧化锡纳米颗粒而言就有极大作用。

此外，还可以利用1.3mol/L 的氯化锡乙醇溶液同0.9mol/L 的氯化锡的乙醇溶液在温度为80 ℃的水内充分搅拌 30分钟，直至出现无色透明的溶液，之后分别在130℃ 与30℃的恒温下产生凝胶物质，最后将凝胶进行烘干研磨，并且在500℃温度下进行煅烧4个小时，从而得到氧化锡粉体。通过氧化锡乙醇溶液制得的纳米材质是独立的球状颗粒，每一粒大小约为5纳米左右，具有很好的分散性。则氯化锡乙二醇溶液所制得的纳米颗粒的内径比较大，由于其大小分布不均，使得其形状出现了极度不规则的现象，造成两种不同学校的原因是锡源不同。

三、铝酸锌半导体纳米材料

（一）优势与运用

氯酸鋅属于是一种宽禁带类的半导体材料。具备较强的稳固性 它的物理性与化学性都是比较显著的，因为它的优势有很多，使得其在各个领域都能被很好的应用，比如它的耐腐蚀性比较强、热稳定性较高、硬度较大等优点，当前它当做是催化剂的时候比较多。例如在应用纳米氯酸锌当做是催化剂时，可以让氧气与氢气相反应，制备出一氧化碳与水这两种物质，通过继续反应来得出二氧化碳来制备甲醇，高比面积的纳米氯酸锌在实际中应用在处理汽车尾气的方面比较多，除此之外 ，纳米氯化锌在耐火材料、电子器件、陶瓷材料、金属保护膜等领域应用的也比较多。

（二） 制备方式

当前，制备纳米氯化锌的方法是有很多种的，其中比较常见的有水热法、固相反应法等。硝酸铝与醋酸锌作为原材料的话是需要应用水热法来制备铝的氢氧化物，之后在将硝酸铝融入到铝的氢氧化物溶液中，再应用 28wt%的一水合氨把溶液的酸碱度控制在10.5～11，到最后再把它放置260 ℃下20小时，在将存在溶液中的沉淀物进行反复洗涤，直至干净以后，从而得到干燥的氯酸锌结构。通过分析结果可知，水热的合成温度是要小于 200 ℃的，这个时候所得出才是铝的氢氧化物与氧化锌，当温度超出215 ℃ 时便会得到干净的氯酸锌。若是把锌与铝的比例控制在1：2时的硝酸铝（99.0%）、硝酸锌（99.0%）和适量的乙二醇充分融入到乙醇之中，当其均匀混合之后在把草酸渐渐的加入其中，并且需要采用电磁搅拌。在这个过程内，草酸的价值便是共工阳离子的前驱体，利用乙二醇，主要是为了达到聚酯反应来推动草酸聚合，以此来达到形成有机酯与副产物。之后进行充分搅拌与加热来的得到比较均匀的溶胶，当其凝固成胶体之后，在利用研磨或是干燥的手段來得到前驱体，一般情况下是在500、600、700℃中展开5小时煅烧工作的。当对产物展开分析时，发现煅烧时的温度若是小于700℃便会得到氯酸锌与氧化锌的混合物质，由于温度的不断提升氯酸锌的颗粒会不断增加，等到温度到达700℃时，所制备出的材料便是铝酸锌纳米

结束语

综上所述，当前我国虽然有制备出许多金属化合物半导体纳米材料，但是在制备过程中所应用的方法还是需要深入研究的。在实际应用方法在当前依旧停留在初试阶段。成本低廉、操作简单的制备方式都是可以用来研究金属化合物半导体纳米材料。若是想要具备一定过的规模化是需要应用多种新兴技术的，这将是未来发展必然走势。

参考文献：

[1]李秀艳，徐记各，李从举. 纳米纤维材料在光催化领域中的研究进展[J]. 材料导报，2011，23：25-30.

[2]黄仁亮，齐崴，姜楠，苏荣欣，何志敏. 肽基纳米材料及其应用[J]. 化学进展，2010，12：2328-2337.

[3]陶桂龙，许高博，徐秋霞. 硅基Ⅲ-Ⅴ族纳米线及其若干半导体器件[J]. 半导体技术，2017，06：411-420.

作者：邢心迪