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尖晶石型钴酸盐具有优良的磁性、热稳定性、电化学性和催化活性等优点,在信息、能源和医学等重要的领域有着广泛地应用前景。这归因于尖晶石型化合物的组成和结构多样导致功能多样性。本论文采用水热法制备尖晶石型化合物 NiCo2O4、ZnCo2O4、NiCo2S4和 ZnCo2S4,并借助 X 射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试分析手段对样品的结构、形貌与微结构等进行表征。我们探究了常温下NiCo2O4、ZnCo2O4的磁学性能和NiCo2S4、ZnCo2S4作为染料敏化太阳能电池对电极材料的电化学性能。电化学测试结果证明尖晶石NiCo2S4和ZnCo2S4具有良好的电化学性能,因此我们认为在未来NiCo2S4或ZnCo2S4取代Pt作为染料敏化太阳能电池对电极材料有很大的潜力。本论文主要研究内容如下:1.我们通过控制水热温度成功制备出不同形貌的尖晶石型NiCo2O4材料,同时对所制备的样品使用XRD、Raman、SEM和TEM等表征手段进行结构和形貌分析,采用振动样品磁强计(VSM)在室温下对样品进行磁性测试。结果表明随着反应温度的增加(120℃、160℃和200℃),NiCo2O4样品的形貌从起初的绒绒纳米球转变为椭圆球再到花生状,并且NiCo2O4样品的Raman图谱出现了明显的蓝移现象。这种蓝移现象归因于小尺寸效应引起,从SEM和TEM中我们也得到了验证,在120℃下得到的绒绒纳米球是由许多小颗粒组成的。磁性测量结果表明,随着反应温度的增加,材料从顺磁向铁磁转变。同样地,我们通过离子交换法制备出三种不同形貌的NiCo2S4纳米材料,在相同测试条件下,绒绒纳米球与其他两个形貌的样品相比展现出较高的光电转换效率,并且展现出与Pt类似的电化学性能,这归因于绒绒纳米球比表面积大有较多的反应位点,此结果证明形貌对样品光电转换效率有很大影响。2.本文利用简单的水热-煅烧法合成出了 ZnCo2O4纳米球,并考察了热处理条件(升温速率)对ZnCo2O4样品形貌及磁学性能的影响。同时对所制备的样品使用XRD、Raman、SEM和TEM等表征手段进行结构和形貌分析,并在室温下使用VSM测试样品的磁性(磁场范围在0-10000 Oe)。从测量结果可以看出随着升温速率的提高样品的磁性也随之改变,升温速率为1℃/min时制备的样品呈现出弱铁磁性,并且随着升温速率的增加,样品由弱铁磁性转变为顺磁性。然后我们使用离子交换法制备ZnCo2S4样品,通过改变反应时间来控制ZnCo2S4样品的形貌(纳米片、纳米花),并将其用作染料敏化太阳能电池的对电极材料。经过电化学测试可知,ZnCo2S4纳米花的光电转化效率达到了 6.41%,略高于Pt的光电转化效率(6.26%),这主要是因为ZnCo2S4纳米花与ZnCo2S4纳米片相比拥有独特的3D空间结构,这种结构具有较大的表面积和较多的反应位点。因此可以得知,ZnCo2S4的形貌对其光电转换效率有很大的影响。