基于可反应离子液体的无机纳米材料新合成途径的研究

利用微波辅助可反应离子液体法合成金属氧化物、金属氢氧化物纳米材料及其与碳纳米管的复合材料。主要研究金属盐浓度、不同链长离子液体、碳纳米管浓度、微波功率以及反应时间等对所制材料的形貌、性质和生长机制的影响。提出一种利用微波在可参加反应的离子液体中合成无机纳米材料的新思路：离子液体既作为溶剂为反应提供吸收微波的溶剂环境，又作为反应物参加反应，同时作为纳米材料生长的"形状控制剂"。该研究体系反应组分数少，且不含任何添加剂，充分发挥了离子液体在纳米材料合成中的作用。本项目研究有助于发展制备新型无机纳米材料及碳纳米管复合材料的通用方法，阐明离子液体在纳米材料制备中的作用机制，获得性能优异的光催化材料和气敏传感材料。

离子液体有时可以获得传统溶剂中很难制得的纳米材料，因而离子液体在合成优良性能的纳米材料方面具有广阔的应用前景。本项目利用离子液体合成出多种具有应用前景的金属氧化物（氧化锌，二氧化锡，氧化铟，三氧化钨，氧化铜，二氧化钛等），金属（钯，金），双金属（金-钯，金-铂，铂-钯）纳米材料以及碳纳米管复合材料。研究了离子液体的浓度、反应温度、金属盐浓度、离子液体的阴离子、离子液体有机链长度以及反应时间等因素对所合成材料的形貌、性质和生长机制的影响规律。实验证明离子液体对纳米材料的生长具有良好的“形状控制剂”作用，可以实现多种有趣纳米结构的调控。合成的金属氧化物纳米材料构筑的气敏传感器件对乙醇，甲醇，丙醇，乙酸乙酯，甲苯等具有较好的气敏传感性能。所构筑的气敏器件具有灵敏度高，响应时间快速的优点，传感性能优于目前大部分已报道的同类材料构筑的气敏元件，在气敏传感领域具有重要的应用价值。合成的二氧化钛纳米材料的光催化性能优于商用P25二氧化钛催化剂，在有机染料降解领域具有广阔的应用前景。合成的金属、双金属以及碳纳米管复合纳米材料对甲醇、乙醇等具有很好的电催化活性，在燃料电池电极材料方面具有重要的应用价值。. 本项目研究为纳米材料的合成提供了新的合成途径，阐明了离子液体在材料生长过程中的调控机制，为材料的可控制备提供了有力的理论依据，并且为气敏传感、光催化以及电催化领域提供了具有广阔应用前景的纳米材料。