基于静电纺丝的α–氧化铁纳米晶微观形貌调控及其光电性能研究

论文总字数：20374字

摘 要

Abstract 2

第一章绪论 2

1.1静电纺丝技术 2

1.1.1 静电纺丝技术的研究现状 2

1.1.2静电纺丝技术的应用 3

1.2纳米材料概述和石墨烯介绍 4

1.3α-Fe2O3纳米材料 5

1.3.1 α-Fe2O3纳米材料的合成 5

1.3.2 α-Fe2O3纳米材料的应用 6

1.4光电性能研究 6

第二章α-Fe2O3的可控制备及其表征 7

2.1研究背景 7

2.2实验 7

2.2.1实验仪器与原料 7

2.2.2α-Fe2O3纳米晶的可控合成 8

2.2.3 α-Fe2O3/GO复合物的可控合成 8

2.2.4 加入敏华剂Au体系的制备 8

2.2.5 样品的表征与测试 8

2.3实验结果与讨论 8

2.3.1 α-Fe2O3纳米晶的形貌表征 8

第三章 光电性能测试 10

3.1 研究背景 10

3.2实验 10

3.2.1实验仪器与原料 10

3.2.2α-Fe2O3纳米晶的光电性能测试 11

3.2.3α-Fe2O3/GO复合物的光电性能测试 11

3.2.4 加入Au后的光电性能测试 11

3.3实验结果与讨论 11

全文总结 13

参考文献 14

致谢 15

摘要

α-Fe2O3纳米材料具有优异的物理和化学性能，并已在许多领域得到广泛应用。 近年来，不同形貌的纳米粒子及其配合物的合成越来越成为研究的热点。本文中，以Fe(acac)₃/PVP复合纳米纤维为原料，通过控制反应条件来精确调控得出想要得微观形貌结构并用于光电研究。具体工作有：

1. 首先利用静电纺丝技术得到Fe(acac)₃/PVP复合纳米纤维，并通过水热得到α-Fe2O3纳米晶。复合纳米纤维中的PVP起到表面活性剂及形貌控制作用对粒子的分散性剂形貌起决定性作用。
2. 将得到的晶体水洗后与氧化石墨烯滴加到光阳极FTO玻璃板上，再氮气氛围中于550℃加热4小时，并恒温四小时，得到工作电极并用于光电测试。
3. 将Au负载到α-Fe2O3上，得到Au/α-Fe₂O₃并同样再氮气氛围中550加热2.5小时，恒温2小时。并进行光电测试。

关键词：静电纺丝，α-Fe2O3，光电性能研究

Abstract

α-Fe2O3 nanomaterials have excellent physical and chemical properties and have been widely used in many fields. In recent years, the synthesis of nanoparticles with different morphologies and their complexes has increasingly become a research hotspot. In this paper, the Fe(acac)3/PVP composite nanofibers were used as raw materials to precisely control the reaction conditions to obtain the desired microscopic structure and be used for photoelectric research. Specific work includes:

(1) Firstly, Fe(acac)3/PVP composite nanofibers were obtained by electrospinning, and α-Fe2O3 nanocrystals were obtained by hydrothermal treatment. PVP in composite nanofibers acts as a surfactant and morphology control plays a decisive role in the dispersant morphology of the particles.

(2) The crystals obtained were washed with water and then graphene oxide was dropped onto a photoanode FTO glass plate, heated at 550° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere, and maintained at a constant temperature for four hours to obtain a working electrode and used for photoelectric testing.

(3) Au was supported on α-Fe 2 O 3 to obtain Au/α-Fe 2 O 3 /GO and heated again in a nitrogen atmosphere at 550 for 2.5 hours, and the temperature was maintained for 2 hours. And photoelectric test.

Keywords: Electrospinning，α-Fe2O3, photoelectric properties

第一章 绪论

1.1静电纺丝技术

1.1.1静电纺丝技术的研究现状

随着社会不断发展和科学技术的进步，纳米材料的应用越来越多。学术界和工业界普遍尊重的制备聚合物纳米纤维最有前景的工艺方法正是广泛的静电纺丝技术。由于静电纺丝技术的可操作性和很强的再现性以及纤维尺寸的可控性，使得该技术从众多其他方法中脱颖而出，成为当今研究的焦点。

静电纺丝法制备无机纳米纤维一般包括3步骤：（1）制备可纺前驱体溶胶;（2）静电纺丝法制备所需要的无机溶胶复合纳米纤维;（3）通过煅烧方式去除有机组分。控制无机纳米纤维的形貌结构可以通过调整前驱体溶胶配方，纺丝工艺参数和环境条件来实现。目前，已经使用静电纺丝技术制备了各种无机纳米纤维，包括氧化物。，金属，多组分无机纳米纤维和其他结构无机陶瓷纤维等。

随着科技的发展与技术的成熟，静电纺丝技术在过滤过滤、光电、能源、生物医药等领域均发挥着越来越重要的作用。到现在，已经有很多关于静电纺丝液的性能的变化或者完成修饰后的纳米纤维功能性质的研究报告。通过改性不仅可以改善材料的力学性能，光学和电学性能还可以获得许多新功能，包括远红外功能，生物降解性和温度敏感的热功能。想实现材料改性的功能化既可以通过物理手段，也可以使用化学手段，研究人员做了大量关于实现材料改性并赋予功能这一目的的研究工作。

1.1.2静电纺丝技术的应用

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