纳米四氧化三钴的分形特征研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1本课题意义

四氧化三钴（co₃o₄）为p型磁性半导体材料，呈黑色或灰黑色粉末状，相对分子质量为240.8，熔点为895℃。暴露在空气中时容易吸收水分，易溶于硝酸，不溶于水；当加热到1200℃以上时会发生分解反应，生成氧化亚钴；如图1所示的尖晶石结构，co² 占据四面体8a晶面，co³ 占据八面体16d晶面。co₃o₄在很多领域都有着广泛的应用，如储存或转化能量^[1]、作为一种有效的催化剂^[2]、作为传感器或构成其器件^[3]等。常见的纳米四氧化三钴的合成方法有模板法、固相法、液相法、溶胶-凝胶法等。制备方法不同，得到纳米四氧化三钴的尺度和形貌也有差异^[4-7]。

分形这一新词的原形引申于拉丁文fractus（破碎的），其原意是指支离破碎的、分数的、不规则的物体。目前对于分形还没有一个十分确切的定义，但是可以把分形看做各种大小碎片的聚集状态，没有特征长度但具有自相似性的现象以及结构的总称。分形理论是以非规则的物体形态为研究对象的理论，由于不规则现象在自然界是普遍存在的，因此分形又被称为描述大自然的理论^[8]。

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究目标

（1）利用四种不同电解质下的水热合成法合成，得出各条件下的纳米四氧化三钴产品，随后利用扫描电子显微镜法得到相关的表面形貌数据，根据fhh方程得到其表面分形维数；利用低压氮吸附法得到吸附数据，通过bet方程来计算其内部分形维数。

（2）深入了解利用分形理论表征纳米材料的特点、优势。

3. 研究的方法与方案

3.1研究方法：

采用低压氮吸附法测得样品的吸附数据，采用扫描电子显微镜法测得样品的表面形貌；分别采用fhh和bet方程计算样品的表面分形维数和内部分形维数。

3.2技术路线：

4. 研究创新点

（1）首次采用分形理论来分析纳米四氧化三钴的表面形貌；

（2）使用bet法计算内部分形维数；

（3）使用fhh法计算表面分形维数

5. 研究计划与进展

（1）2017年10月至2017年12月 阅读相关文献，撰写文献综述；制定详细实验计划，购买试剂，熟悉实验仪器的操作；

（2）2017年12月至2018年1月 撰写开题报告，准备开题汇报；、

（3）2018年1月至2018年4月 进行部分初步探索实验，确定水热合成实验的条件及各条件的水平值；采用低压氮吸附法测得样品的吸附数据；采用扫描电子显微镜法测得样品的表面形貌；分别采用fhh和bet方程计算样品的表面分形维数和内部分形维数；验证计算得到的分形维数的合理性；，完成研究内容；