在现代科技和半导体工业中,Ge材料是重要的半导体材料,被广泛地应用在晶体管、光纤和红外光学器件之中。在许多研究中,纳米化之后的Ge材料,在光电、催化、生物等领域具有优异的性能和广阔的应用前景。在Li离子电池领域,Ge具有极高的理论容量,在所有材料中仅次于Si,约为1600 mAh·g-1,比商业应用的碳材料的理论容量372 mAh·g-1高出许多,因此在负极材料的研究中受到了广泛的关注。同时,Ge具有高的电导率和Li离子扩散系数,十分适用于高倍率动力电池的负极材料。在对Li离子电池的性能和产品供应有着巨大需求的今天,Ge材料具有极高的商业应用潜力。在Ge作为Li离子电池负极的研究中,以Ge纳米颗粒(0D)、Ge纳米线(1D)、Ge纳米薄膜(2D)和纳米多孔Ge(3D)为代表的纳米Ge材料表现出极好的容量和循环稳定性。然而,尽管已经提出了各种各样的纳米Ge材料的制备方法,纳米Ge材料的大量制备依然是一个严峻的课题。总结现有文献中的制备方法,可以大致将纳米Ge的制备方法分为两类:(1)物理法:以Ge单质为Ge源;(2)化学法:以Ge化合物为Ge源。物理法中,需要用到许多大型设备和工艺,十分不利于纳米Ge材料的大量制备。而已有报道的众多化学法,虽然比物理方法更具实用性,但是往往需要使用到高温加热、强还原剂和有害的有机试剂等复杂条件,难以大规模制备。探索纳米Ge材料的经济、高效、安全的制备方法,仍然是一个任重而道远的课题。在这篇论文中,通过在室温下分解三元金属间化合物前驱体LiZnGe,实现了纳米Ge材料的简单制备。这种制备工艺十分高效,兼具低成本、安全环保等优点,尤其适合大规模批量生产纳米Ge材料。本论文深入地研究了从LiZnGe制备纳米Ge材料的原理,可以将其表述为:利用三元金属间化合物LiZnGe的晶体结构,让互不相溶的两种元素Ge和Zn实现了原子级别的均匀分布;在空气中的氧气和水蒸气的作用下,LiZnGe中金属性最强的Li元素被反应,生成了Li化合物,从LiZnGe的晶体结构中脱出,导致了 LiZnGe晶体结构的解体;在晶体结构解体的过程中,Ge-Zn骨架上的Ge原子和Zn原子由于互不相溶,发生了原子迁移和聚集,形成Ge晶体和Zn晶体;由于这种原子迁移是在常温下进行的,导致所生成的Ge晶体和Zn晶体具有极小的晶粒尺寸。本论文实验利用这种原理,通过干法和湿法机械球磨、缓冲溶液制备了具有介孔尺寸的多孔纳米Ge材料。本论文将制备的纳米Ge材料制成半电池,对它们的电化学性能和锂离子电池性能进行了深入的研究。在恒电流充放电循环测试中,本论文实验制备的纳米Ge材料表现出极高的充放电容量,并且均能在高容量下稳定地进行长循环。而对本论文实验制备的纳米Ge材料进行的倍率测试则表明,这些纳米Ge材料具有优异的倍率性能。