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摘 要

纳米技术因其广泛的应用前景，已成为未来科学技术的关键技术之一。其中纳米ZnO作为一种应用广泛的材料，具有性能较好的纳米结构。由于纳米ZnO颗粒结构本身存在缺陷，需要通过改性使其性能稳定，并且有利于实际应用。Mn是常见的变价金属元素，具有储量丰富（丰度）、安全无污染等特点。Mn的氧化物具有多种形式，如MnO、Mn₃O₄及MnO₂等，广泛应用于人们的生活当中，如催化、防腐蚀涂层、生物传感器和二次电池等。尤其是在电池应用方面，氧化锰作为负极材料，具有非常广阔的应用潜能。

本文以二水合乙酸锌（Zn(CH₃COOH)₂·2H₂O）、六亚甲基四胺（HMTA）为原料，乙二醇（EG）为溶剂，通过水热法成功制备得到ZnO-Mn₃O₄纳米复合粒子。通过扫面电子显微镜照片（SEM）对制得样品形貌进行表征，并考察了不同退火条件下，制得样品的形貌变化特点及其电学性能的变化情况。通过对实验结果分析与总结来提高ZnO-Mn₃O₄体系制备的纳米粒子微球作为锂电应用的性能。

关键词：纳米复合体；氧化锌成球；；水热法；锂离子电池；

Study on ZnO-Mn₃O₄ nanocomposite system and and its application in lithium ion battery anode materials

Abstract

Because of its certain characteristics in many fields, nano material has established an irreplaceable position in the development of science and technology. Nanotechnology has become one of the key technologies for future science and technology because of its wide range of applications. Zinc Oxide nanoparticles have remarkable properties of nanostructure and can be widely used in many fields such as catalysts, pharmaceuticals, antibacterial and composite materials. The preparation technology is developing rapidly, and the preparation methods are varied at home and abroad. Because of the defects on the surface, the surface modification technology is required to make it more stable during use. Mn belongs to the fourth cycle of group VIIB chemical elements, the physical properties of more lively. The reserves abundance was 13% and no pollution to the environment, as the modification of metal elements in common, Mn has a variety of oxides, , , and. In recent years, due to its excellent physical and chemical properties, , catalysis, paint, ion exchange, biosensing and button batteries. Especially in the application of batteries, oxidation as a negative electrode material has a very broad application prospects. Pressure

ZnO-Mn₃O₄ nanocomposite particles were prepared by simple hydrothermal method with six methylene four amine (HMTA)，acetoxyzinc dihydrate as reaction system and ethylene glycol (EG) as solvent. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), and the morphologies and electrical properties of the samples obtained under different annealing conditions were investigated. Through the analysis and summary of the experimental results, the process of preparing nanoparticle nanoparticles by ZnO-Mn₃O₄ system as lithium batteries is discussed and perfected.

Keyword：Nano composite; Zinc oxide into a ball; ZnO-Mn₃O₄ system; electrical property; reaction mechanism

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2纳米微球的形成机理及特性 2

1.2.1氧化锌微纳米球的研究与发展 2

1.2.2锰系氧化物微纳材料制备及其电学性能的研究 3

1.3微纳米球的合成及应用 0

1.3.1 ZnO的制备方法 5

1.3.2 ZnO的应用 6

1.4牺牲模板法的基本介绍 7

1.4.1软模板 7

1.4.2硬模板 8

第二章 ZnO-MnOx复合结构的液相制备及电学性能的表征 9

2.1 ZnO-MnOx复合结构微纳材料前驱体的制备 9

2.1.1实验所需化学药品及仪器 9

2.1.2 实验步骤 10

2.1.3 产品分析与表征 10

2.2 ZnO-MnOx复合结构微纳材料电化学性能测试 11

第三章 结果和讨论 12

3.1前驱体产物SEM表征 12

3.2前驱体的XRD图谱表征 16

3.3前驱体的TG/DSC图谱表征 17

3.4 微纳材料电学性能测试 18

第四章 结论 19

参考文献： 20

致 谢 23

第一章 绪论

1.1引言

人类对微观世界的认识是随时间推移逐渐深入的。整个文明的历程可分为宏观时代（前工业时代）、微米时代（至第20世纪初期）、纳米时代（二十世纪初至今）。20世纪80年代初，德国科学家Gleiter[1]就提出“Nano Crystalline Materials”（纳米晶体材料）这一概念。进一步通过人工合成的方法得到纳米晶体，并通过对纳米晶的物理化学性能研究和探索，建立了一套纳米材料具备各方面特殊优异性能的理论基础。当今，纳米材料已经成为各国家各行业争相竞逐的热点领域。对于纳米材料的定义，一般指材料中至少有一个维度尺寸在纳米尺度范围内即可。此外，有些以纳米材料为结构单元的材料也被称为纳米材料，或称纳米结构材料。由于纳米材料定义中的“纳米尺寸”的限制，基于符合纳米尺寸的维度数量分类，通常我们将常见的纳米材料分为如下几种。首先，0维纳米材料，通常指材料3维尺寸均为纳米级，例如原子簇等。其次，1维纳米材料，通常是材料中有一个维度尺寸超过纳米量级，典型的如纳米线等。另外，2维纳米材料，是指材料中有2个维度超过纳米尺寸范围，如纳米片等。除此之外，3维纳米材料，材料空间构型的3个维度都超出纳米级，在宽泛的纳米材料定义中也属于该类，主要包括一些纳米微粒及纳米结构单元构成的其他材料。

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