无论是应用于气体传感器还是超级电容器,氧化物的形貌始终是此类研究所关注的重点。合理的形貌设计可以有效地提高材料的性能。为此,利用溶剂热法/水热法制备出一系列具有独特形貌的氧化物,并探究其气敏性能或电容性能,所做工作有助于后续研究者更好地理解材料“结构与性能”之间的对应关系,并且可以被扩展到其它种类材料的设计与制备之中,所做研究概括如下:凭借单根蜘蛛丝的高长径比以及无数蜘蛛丝之间的稀疏排布,蛛网结构与空气中的水蒸气有非常大的接触面积,因而可以在其上形成露珠。受此启发,拥有高长径比和呈现非致密堆叠的三氧化钨纳米线被预测可能会拥有优异的气敏特性。作为对上述猜想的验证,首先通过调节溶液热反应中水和乙醇的比例成功制备出了蛛网状三氧化钨。随后的气敏测试证明,该蛛网状三氧化钨的确在较低工作温度下展现出对乙醇气体的高敏感度。纳米棒有序排列所构成的阵列结构具有非常大的比表面积,因而被认为是应用在诸如气敏反应等界面相关反应中的理想微结构。但是阵列结构制备较为复杂,制备过程中往往需要使用基底做模板,这极大程度上限制了阵列结构的实际应用。本文将介绍一种利用简单的水热法在没有模板的情况下合成三氧化钨纳米棒阵列的策略。所制备的三氧化钨阵列对氨气具有非常高的敏感度。200摄氏度工作温度下,暴露在浓度为50ppm的氨气中,相应的响应值高达8.3,超过文献所报道的其它以三氧化钨为基础的氨气传感器。由心脏、心脏瓣膜以及血管所构成的血液循环系统可以有效地调节血液的集聚和运动状态。考虑到载流子和血液相似的流体特性。血液循环系统为高性能气敏材料的设计提供了启发。作为对该概念的验证,首先制备了多孔状三氧化钨单体和一维氧化镍单体,并通过P-N结将它们合成为复合材料,该复合材料具有与血液循环系统相类似的微观结构。随后,用乙醇气体作为目标气体进行了一系列的气敏测试,测试结果表明,相较于其单体以及文献所报道的其它气体传感器,该仿生结构对乙醇气体具有更强的敏感度,证明了其结构设计的合理性。依靠刺与刺之间的相互支撑,刺状表面能够避免纳米颗粒的致密堆积。与此同时,通过对内表面的有效利用,空心结构能够为化学反应提供更多的活性位点。基于这样的认识,利用简单的水热法和随后的煅烧过程成功合成了钴酸锰空心自支撑结构。氟配位的金属离子(锰离子和钴离子)与氢氧根离子、碳酸根离子反应,生成最初的纳米颗粒。这些纳米颗粒在经历两步自组装以及气体导致的变形后,最终形成上述空心自支撑结构。反应过程中,氟离子和尿素被认为扮演了重要的作用。电极材料的选择和电极结构的优化是实现高性能能量存储的有效途径。为此通过简单的水热法和随后的煅烧过程将典型三元氧化物钼酸钴直接生长在碳布上,形成无粘结剂电极。进一步地测试分析表明,该电极实际上是由钼酸钴纳米片自组装三维结构所构成,并且在氢氧化钾水溶液中展现出卓越的电化学性能。需要特别提及的是,电流密度为1安/克时,钼酸钴纳米片自组装三维结构的比电容高达1234法/克,超越了文献所报道的钼酸钴单体或者由钼酸钴所构成的复合材料的电容性质。同时,当电流密度上升到10安/克时,该纳米片自组装三维结构依然具有相当大的比电容(446法/克),而且可以在循环充/放电5000次以后继续保持该比电容几乎不变。