纳米材料正在渐渐地改变着我们的生活方式,改善着我们的生活质量。新颖纳米结构材料的简单可控合成及其性能研究与应用受到人们的广泛关注。静电纺丝技术在制备一维纳米材料上相对其他合成方法有着许多独特的优势,不仅普适通用性好,而且是目前唯一一种可以制备超长连续性纳米纤维的方法。但是静电纺丝技术也存在很多难题亟待解决。例如,目前利用静电纺丝法制备多元无机纳米材料刚刚起步,无论是合成材料的品种上还是材料的结构种类上都不完善,而且尺寸相对都比较大,这将大大影响材料的实际应用;另外,利用静电纺丝法合成复杂一维纳米材料仍然摆脱不了同轴电纺的参与,这将直接导致可合成材料的品种很有限、尺寸很难被控制在纳米级别、纯度不高等众多劣势。因此,为了解决上述两个比较突出的难题,同时结合过渡金属氧化物及钙钛矿材料在催化、电化学、锂离子电池等方面独特的性能,我们尝试单喷头静电纺丝技术来控制合成多元金属氧化物一维纳米材料和具有复合结构的一维纳米材料,并探索其在催化、电化学等方面的性能与应用。主要研究内容与成果概括如下:1、三氧化二铁管中线、三氧化二锰管中线、纳米管的控制合成及其催化分解高氯酸铵(AP)的性能研究将单喷头静电纺丝技术与控制高温焙烧法结合,通过调整纺丝参数和煅烧参数,发展了一条可以控制合成复杂结构的一维纳米材料制备路线。通过该路线成功合成了外径为250 nm、管中的纳米线直径约为50 nm、管壁厚为10~15nm的三氧化二锰管中线及外径为150nm、管壁厚为10~15nm的三氧化二锰纳米管。在TEM、SEM等表征研究基础上,提出了其可能的形成机理。此形成过程主要受热驱动收缩控制,即在高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)受热分解产生气体的过程中,一些溶剂如H2O、HAc和乙醇部分挥发掉,从而形成不同直径的纳米纤维;原先的无机物离子转变为氧化物小晶种,这些晶种在气体分子的推动下,不断向特定的方向迁移并随之长大,即得到纳米管、管中线等不同的纳米结构材料。进一步研究了三氧化二锰对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能。结果显示,两种不同结构的三氧化二锰对AP的热分解均具有很好的催化性能。利用同样的路线还合成了外径为120-150nm、内径为100-130nm、管中纳米线直径为30-50nm的三氧化二铁管中线。研究表明,其形成过程类似于三氧化二锰管中线的形成过程,也是受热驱动控制。初步证实这种单喷头静电纺丝路线制备复杂结构一维纳米材料的普适性和通用性,为制备复杂结构一维纳米材料提供了一个简单可控的合成方法。2、铁酸镧介孔纳米管的控制合成及其氧还原性能的研究利用单喷头静电纺丝技术与控制高温焙烧法合成了内径为20-50nm、外径为50~70nm、管壁厚度为10-20nm的LaFeO3介孔纳米管。研究发现所制备的纳米管管壁具有介孔结构,孔径尺寸主要分布在3.4nm,其比表面积为33 m2/g,远高于文献中LaFeO3相似结构的比表面积。进一步研究了样品的催化氧还原性能,并且纳米颗粒样品进行了对比和分析,发现LaFeO3介孔纳米管的性能相比LaFeO3纳米颗粒的性能大幅度提升,这可能归功于其大的比表面积和独特的介孔纳米管结构。