过渡金属氧化物如SnO2、TiO2、MoO3、WO3、CeO2等,由于其独特的物理化学性能,在催化剂载体、半导体、太阳能转化材料、光催化剂、气体传感器、电容器等方面都有广泛的应用。特别是纳米结构的氧化物,在能源材料,诸如锂离子二次电池、燃料电池等方面有着良好的应用前景。 纳米材料的性能在很大程度上取决于其形貌、粒径的大小和晶体结构等因素,而这些结构和形貌特征又受纳米材料的制备方法和制备条件所影响。采用溶液化学法来合成纳米结构的氧化物材料,通过改变反应中的实验参数,以及加入适当的添加剂达到对产物的形貌、尺寸、晶型结构等进行调控。考察纳米氧化物材料作为锂离子电池负极材料时的插锂性能及循环性能等。此外,选择合适的氧化物材料和方法来制备过渡金属氧化物与贵金属的复合材料,利用贵金属或合金与金属氧化物之间的相互作用,以期在降低贵金属使用量的同时提高其催化活性、选择性和稳定性,从而在直接甲醇燃料电池电极催化剂的研究方面做出一些有益的探索。本论文的具体研究内容包括： 1、以廉价的Ti(SO4)2为原料在不同的酸溶液(HC1,HNO3,H2SO4及其混合物)中进行水热处理,通过“低温溶解-再沉积过程”(LTDRP)得到TiO2纳米晶体。研究了反应条件,如酸的种类和浓度、反应温度、时间和搅拌条件等对二氧化钛产物的晶型、形貌的影响。 2、以阴离子表面活性剂(SDS)为模板,采用微乳液-水热法制备介孔TiO2微球。研究了实验条件对介孔TiO2微球粒径、比表面积、孔分布等的影响。研究了介孔TiO2微球作为锂离子电池负极材料时的插锂性能,分析了其结构特征对其容量、循环性能以及大倍率性能的影响。 3、以β-环糊精为模板剂,以SnCl2·5H2O和尿素为原料,通过水热法合成出SnO2纳米晶。讨论了反应温度等反应条件对其结构和形貌的影响,并对SnO2纳米颗粒的形成机理进行了讨论。 4、采用巯基乙酸为连接剂,通过简单的湿化学在MWCNTs上包覆了不同厚度的SnO2层。研究了实验条件如溶液的pH值、锡盐的浓度和水解时间等对包覆效果和包覆层厚度的影响。讨论了SnO2包覆层的厚度和包覆效果对SnO2/MWCNTs复合材料在锂离子电池的负极材料性能方面的影响,并对其作用进行了讨论。 5、在PtRu/C中加入TiO2,得到PtRuTiO2/C复合材料,研究了TiO2在PtRu/C催化剂电极对甲醇电化学氧化的催化活性上的影响。采用两步法制备PtSnO2/MWCNTs复合催化剂,考察了SnO2包覆层对Pt催化剂在甲醇电化学催化氧化活性上的影响。