陶萍芳[1]2008年在《水热法合成无机半导体纳米材料及其掺杂稀土发光纳米材料》文中研究指明水热溶剂热制备技术是一种设备简单、操作容易的常用制备手段。该法的主要优势在于多数材料能够在临近临界点的加热加压系统下,在一种适宜的溶剂中溶解。自Heath及其合作者开拓了利用溶剂热法制备半导体纳米线的新方法之后,这种方法就被广泛的用于一维和空心纳米结构材料的合成与研究工作。因此,我们选择水热法作为我们的制备手段。本论文研究的主要目在于通过简单的水热法,探索合成不同的无机半导体纳米材料和稀土发光材料,通过对反应产物的各种测试表征结果进行分析,结合一些常见的生长机制,提出合理的模型来解释合成的纳米材料的生长机制;同时,对合成的纳米材料进行了性能测试,以期待制备的材料具有特别的物理性质。论文的主要内容介绍如下:第一章简单介绍了纳米材料及其发展过程,叙述了纳米材料的性质、制备方法、表征手段以及稀土发光材料的研究进展。对纳米材料的合成现状进行了概述,重点介绍了水热法在纳米材料的合成中的应用。第二章简单介绍了通过无模板和表面活性剂技术,用水热法成功的制备了碲化银纳米管。制备的样品用X-射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X-射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱表征。探讨了碲化银晶型转变。并基于低温β-碲化银内在的晶体结构提出了卷曲机理来解释碲化银纳米管的形成过程。拉曼光谱分析表明,样品显示出有趣的拉曼散射增强现象。第叁章主要是采用简单的溶液-液相-固相(SLS)方法,一步合成了围绕金属Sn核垂直生长出一层In(OH)3纳米棒的蒲公英状核壳微球(Sn@[In(OH)3纳米棒])。微球的直径约2.5微米,Sn核粒的直径约为1-1.5微米。外层围绕锡核生长的In(OH)3纳米棒直径约为100nm,长约为1-2微米。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X-射线(EDS)等对产物的成分、结构、形貌及大小进行各种测试表征。并初步探讨了Sn@[ In(OH)3纳米棒]微球的形成机理。实验结果表明,采用溶液-液相-固相法(SLS)成功的合成了Sn@[In(OH)3纳米棒]核壳微球,该方法不同于使用合金小液滴的SLS合成法,有望拓展合成其它的核壳异质结构。第四章简单的介绍了采用水热法,用不同的物质为原料,成功的合成了长度为4-15μm,宽度为80-500nm(大部分在100-200nm之间)的S掺杂的Y(OH)3纳米带;长度为6-15μm,宽在50-300nm之间的S掺杂的Y(OH)3:Eu3+纳米带;以及不同形貌的Yb3+/Er3+离子对共掺杂的NaYF4微晶管。S掺杂的Y(OH)3:Eu3+纳米带脱水之后可得到具有光致发光(性能)的S掺杂的Y2O3:Eu3+纳米带,我们研究了S掺杂的Y2O3:Eu3+纳米带和Yb3+/Er3+离子对共掺杂的NaYF4微晶管的光致发光性能,结果表明,我们成功获得了具有特殊的发光性能的光致发光样品S掺杂的Y2O3:Eu3+纳米带以及Yb3+/Er3+离子对共掺杂的NaYF4微晶管。第五章,主要是对本论文的工作进行了总结和展望。提出了本实验工作函待改进的几个方面。
董蕴萱[2]2017年在《氮化铟及二氧化锡半导体纳米材料的制备及物性研究》文中提出纳米材料具有一系列特殊效应,如:小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,因而具有许多常规材料所不具备的性能,由此在各个应用领域都得到了广泛应用。众所周知,纳米材料的物理、化学性质依赖于其形貌、尺寸等微观结构,因此,为了很好地探究纳米材料的独特性质并且进一步拓宽纳米材料的应用领域,多种形貌、有着不同微观结构及位相的纳米材料的可控制备及研究已经成为当今材料科学领域的前沿热点。以氮化铟和二氧化锡为代表的半导体纳米材料,作为一种自然界不存在的新型半导体材料,由于有着优异的光电性质、化学稳定性好、灵敏度高等优点,在光电器件、功能材料等应用领域有着广阔的发展前景。其中,氮化铟纳米材料在室温下带隙宽度约为0.7 e V,与GaN、AlN的合金材料可以实现带隙宽度在紫外-深红外范围内可调,有着极其优异的光学性质,并为光电器件领域提供新的发展路径。本论文以氮化铟、二氧化锡纳米材料为研究对象,采用一种简单的化学气相沉积实验方法,成功制备出了具有特殊形貌的氮化铟、二氧化锡纳米材料,探究了具有特殊形貌的样品的生长机制,并对影响产物形貌和性质的因素进行了分析研究,着重讨论了氮化铟半导体纳米材料的光学性质及影响其光学性质的因素。所取得的主要结果如下:(1)采用化学气相沉积法成功制备出叁维InN微米材料,即InN微米球及劈裂八面体状微米结构。对这些特殊形貌的InN微米结构的生长机制进行了讨论研究,确定两种形貌的InN样品的生长机制为自组装生长,并且分别经由两种不同的自组装过程生长而成。(2)为探究在同一实验条件下,在衬底的不同区域制备出两种不同形貌的原因,我们将CVD方法中影响产物形貌的因素结合本文所涉及实验条件进行逐一对比分析,并设计相应对比实验,确定其可能影响两种InN微米材料的因素为衬底不同区域反应物浓度不同。(3)对所制备的两种不同形貌的InN样品的光学性质进行了研究和比较,两种形貌InN样品均展现了展宽较宽的黄-橙色发光带,能带中心约为2.17 e V,远远大于InN纳米材料本征发光光学带隙理论值(~0.7 e V)。我们对其可能的影响因素进行了综合分析,认为所制备的InN样品与体材料本征带隙有较大差异,其可能由富氮的化学组分配比导致的。(4)采用化学气相沉积法成功制备一系列多种形貌的二氧化锡纳米材料,主要包括:纳米八面体、树枝状、雾凇状及不规则粒子结构的二氧化锡纳米结构,并对样品的生长机制进行了详细论述。我们设计一系列对比实验,并对最终样品进行形貌表征,以探究载气、反应温度及氧气流量等对样品形貌的影响。
刘慧玲[3]2016年在《亚纳米级一维结构的构筑及性质研究》文中指出与传统大尺寸纳米材料相比,亚纳米级纳米材料具有更加显着的纳米尺寸效应,因此表现出更为独特的物理化学性质,已经成为纳米科学研究的新重点。一维纳米材料因其特有的各向异性维度,具有零维及二维纳米材料所无法比拟的维度相关性能,是纳米材料中非常重要的研究对象之一。对于亚纳米级尺度下的一维结构,亚纳米级径向尺寸与一维维度特点的结合又使该材料拥有更多新颖的性质。本论文以亚纳米级一维结构的构筑为基础,探究该维度世界中纳米材料的结构与性质关系,特别是从其整体维度特点与有机高分子及生物大分子具有相似性的角度出发,有意识地探索对于无机一维材料而言,虽然在组分上与有机材料截然不同,但当其维度向有机一维材料趋近甚至相比拟时,其性质是否也会同时向有机材料的性质靠近。研究了直径仅为1 nm的GdOOH纳米线的电纺可行性。在发现了该纳米线分散液具有与高分子溶液相似的表观黏性基础上,首先证明了纳米线黏性对其亚纳米级尺寸的强烈依赖性;随后系统地研究了纳米线分散液的电纺性,成功地构筑了具有超结构的一维及二维纳米线组装结构,并研究了各种结构的相关性质。研究表明无机一维结构在具有与有机高分子相似的亚纳米级维度特点时,表现出一定机械柔性,使分散液具有明显的表观黏性,因此可以利用电纺组装加工有机高分子材料的方法加工亚纳米级纳米线,为无机材料的加工提供了新的思路,有望为开发兼顾无机材料物理化学性质及有机材料加工特点的新材料提供有益探索。以良溶剂-不良溶剂的合成体系构建了直径仅为1 nm,长径比在103数量级的具有电催化析氧活性的钼酸镍纳米线。该纳米线在此维度特点下不仅再一次表现出明显的柔性,因此构建了拥有良好机械强度的柔性半透明膜;并且得益于亚纳米级尺度下高表面原子暴露比例,表现出优于大尺寸纳米棒的电催化性能。该项工作为亚纳米级一维结构的研究提供了新的具有无机组分催化特点的研究模型。在亚纳米级中间体自卷曲形成纳米管的生长过程中,成功地通过一系列碱金属离子对中间体不同强度的静电相互作用调控卷曲过程,从而得到具有不同管径及长度的磷酸镍单壁纳米管。同时,利用掺杂实验实现了对纳米管组分的调控,得到了具有良好电化学催化析氧性能的纳米管。本工作为可控合成无机单壁纳米管提供了新的思路。
陈海芳[4]2008年在《纳米钨酸盐和二硫化钼的合成及其性能研究》文中认为近年来,理论研究和实际生产中展现出了一维纳米材料具有的独特的优良品质。工业生产、国防、科技及日常生活中对一维纳米材料的需求倍增,促进了人们研究的兴趣。研究简便的合成方法,制备新型的一维纳米材料并探讨其新的实用价值具有重要的现实意义。本论文对钨酸盐一维纳米材料和纳米二硫化钼的合成方法、生长机理及其性能进行了研究。主要内容如下:1.采取简单水热法,通过使用SDS的辅助合成CoWO_4纳米棒,并研究其发光性质。在180℃条件下制得钨酸钴纳米棒直径大约20nm,长度为100nm-200nm;该样品在发射波长300nm的激发下有非常强PL峰453nm。并提出该水热合成的反应机理:较高温度下,钨酸钴纳米棒晶体生长过程是由Ostwald熟化过程决定。2.采用水热方法,通过调节反应溶液pH值和反应时间制备了不同形貌的纳米钨酸锌,并通过TEM、SEM、XRD、EDS等手段对产物进行了表征,考察了不同反应条件对纳米钨酸锌的光致发光性能的影响。当pH=9、反应时间为12h条件下合成的结晶程度低的ZnWO_4纳米棒具有最强的光致发光强度。3.以Na_2WO_4和CdCl_2为主要原料,采用水热方法,通过调节反应溶液pH值和反应时间制备了钨酸镉纳米棒,产物钨酸镉纳米棒为单斜晶系,纳米棒长约100 nm,直径10～30nm。考察了不同反应条件对钨酸镉纳米棒的光致发光性能的影响:结果表明,CdWO_4纳米棒的光致发光强度与纳米棒结晶程度相关。4.采用简单的水热方法,合成掺杂镉的钨酸锌纳米棒,研究了Cd~(2+)掺杂量对产物钨酸锌纳米棒光致发光强度的影响:不同Cd~(2+)掺杂量的ZnWO_4纳米棒的光致发光光谱均为在400～550nm的蓝色低能发光带,其最强峰位置均为465nm,肩峰位置495nm;随着Cd~(2+)掺杂量的增大,ZnWO_4纳米晶内缺陷密度增加,这些缺陷可能成为电子捕获中心,导致高的电子空穴对复合率,引起荧光发射强度增强。5.采用水热法合成MoS_2/C包覆纳米管。并通过HRTEM、EDX和XRD等手段对产物进行了表征。结果表明包覆在C纳米管上的MoS_2层具有良好结晶结构。CNTs上包覆层MoS_2(002)平面间距是0.63nm,CNTs和包覆层之间的平面间距接近0.44nm,同时可以观察到CNTs层是没有明显表面缺陷。6.采用用简单的沉淀反应合成MoS_3前驱体,在氢气氛围中高温加热MoS_3前驱体,使用PEG作为分散剂可以合成具有多层、嵌套、中空、球状、封闭笼状MoS_2巴基洋葱球,层结构是完整的,层与层之间间距大约0.62nm,与MoS_2(002)面的间距是一致,这表明MoS_2巴基洋葱球通过(002)面卷曲封闭。从实验中,我们提出MoS_2巴基洋葱球生长模型,在氢气氛围下MoS_2巴基洋葱球生长过程是从外到里,MoS_2层与层之间的Van der Waals力引导MoS_2巴基洋葱球的形成;PEG作为分散剂,吸附在前驱体的表面形成相对隔离的环境,在煅烧过程中,空间位阻效应对MoS_2巴基洋葱球的形成是相当有利。这种方法设备简单、操作灵活,因此可以用来大量生产MoS_2巴基洋葱球,这对于应用研究有着重大的意义。
刘利柱[5]2012年在《一维有序纳米结构的设计合成及其光电化学性质研究》文中进行了进一步梳理一维纳米结构材料由于其在纳米器件中的潜在应用，引起了人们广泛的研究兴趣。而一维纳米材料的可控制备是其应用于纳米器件的前提和基础，所以探索研究一种对一维纳米材料的成核、形貌、排列、成分的可控制备方法具有重要的现实意义。围绕着一维纳米材料的设计合成及其应用，本文开展了一系列的研究工作，主要包括以下几个方面：(1)通过简单的热蒸发GeO2和C混合粉末的方法，以双相(α+β)黄铜为衬底制备了图形分布的Zn_2GeO_4包裹ZnO纳米线阵列。微观分析揭示，一维纳米结构产物通过自催化生长机制在α相表面选择性定位生长，最终合成产物的分布完全遗传了α相在双相黄铜表面的金相分布。提供了一种根据合金基底的金相分布图形，来控制一维纳米材料的生长位置、合成具有图形分布纳米阵列的方法。(2)通过热蒸发Ge粉，以Cu-Zn(41wt%Zn)合金为衬底，制备了链球状GeO2/Zn_2GeO_4核壳异质结构。合金不仅作为衬底收集产物，而且其在一定温度下发生的脱锌过程可以为纳米产物的合成提供锌源。发现了以“X”型和“Y”型连接在一起的纳米链网络结构，同时给出了链球状GeO2/Zn_2GeO_4核壳异质结构的生长机理。(3)直接对Cu-Zn(41wt%Zn)合金进行加热处理，通过调节热处理温度，控制ZnO纳米结构产物的形貌，成功制备出ZnO微米片、纳米梳、纳米带、纳米棒。在实验过程中，Cu-Zn合金既用来作为衬底收集产物，同时又利用脱锌现象为产物的合成提供锌源。(4)通过热蒸发In_2O_3和C混合粉末，以Cu_(95)Sn_5合金作为基底，利用合金表面叁叉晶界处缺陷多、能量高的特点，使其受热优先融化并析出合金液滴，利用VLS方式控制生长一维In_2O_3纳米结构。合金基底既起到收集产物的作用，又参与了纳米结构的形核‐生长过程。本方法基于VLS生长机制，通过金属催化剂的定位形成，来实现对一维纳米结构的定位控制生长。(5)利用碳热还原法，在Cu_(95)Sn_5合金基底上直接生长叶状Ga掺杂In_2O_3纳米产物。Cu_(95)Sn_5合金基底受热后，晶界发生融化过程，析出的催化剂颗粒通过VLS机制控制生长一维纳米线，同时纳米带在纳米线的两侧同质外延生长，最终在Cu_(95)Sn_5合金基底的晶界处定位生长出形貌类似玉米叶的纳米结构产物。同时合成产物与导电基底具有良好的物理接触性能，有利于产物的器件应用。(6)通过简单的水热法，直接在氟掺杂SnO_2(SnO_2: F, FTO)基底表面生长了由一维纳米棒组成的花状ZnO纳米结构。以不同溶液浓度所合成的花状ZnO纳米结构作为光阳极，制备了“叁明治”型染料敏化太阳能电池。发现随着ZnO制备溶液浓度的增加，电池短路电流密度急剧减小，而浓度的变化对开路电压和填充因子的影响较小。制备器件中获得的最大短路电流JSC和光电转化效率分别为1.33mAcm~(-2)和0.3%。(7)通过简单的水热法,在涂覆种子层的FTO基底表面成功制备出一维ZnO纳米线阵列。研究发现：提高合成溶液浓度，纳米线的直径增加，而纳米线的密度没有发生明显的变化；定时更换新鲜合成溶液可以增加纳米线的长度，提高产物的长径比；增加种子层的涂覆次数，提高种子层颗粒厚度可以增强纳米线阵列与基底接触的牢固性。以不同溶液浓度所合成的ZnO纳米线阵列作为光阳极，制备了“叁明治”型染料敏化太阳能电池。相对于花状ZnO纳米结构制备的DSSCs，一维有序ZnO纳米线阵列制备的电池在短路电流密度有显着的提升，而随着制备ZnO纳米线阵列溶液浓度的增加，短路电流密度逐渐减小。以0.05M的生长溶液，经过叁次生长、长度为6μm的纳米线阵列作为光阳极获得的短路电流密度和转化效率最大，约为3.44mA/cm2和1.03%。(8)通过简单的水热法,利用叁聚磷酸钠作为表面改良介质，设计合成纳米线阵列/六角形纳米颗粒的复合结构ZnO阳极材料。在预制备的ZnO阵列顶端沿c轴方向上非共轴地堆迭着大量的六角形ZnO纳米颗粒，形成了空间多孔网络结构。ZnO纳米颗粒可以提高光阳极的散射能力，使入射光在光阳极薄膜内发生多次反射，增加染料分子在可见光范围内的光利用率，从而提高染料电池的短路电流密度。以ZnO纳米线/纳米颗粒复合结构组装的电池短路电流密度为3.35mA/cm2，开路电压为0.66V，填充因子为56%，计算所得的电池总的转换效率为1.24%。(9)通过两步水热法，成功制备出ZnO/ZnS核壳异质结构纳米线阵列。研究发现ZnS包覆ZnO纳米线后，不仅提高了光阳极的表面粗糙度，增加了染料吸附量，而且降低了晶体氧空位密度，减少了电子与氧空位复合。此外，ZnS外壳使ZnO与电解质之间和ZnO与染料分子之间产生有效的物理分离，避免了直接接触，从而阻止了ZnO半导体导带电子与电解质或与染料分子的复合，抑制了暗电流的产生，有益于短路电流密度的提高，显着地提高了电池的光电转化效率。以ZnO/ZnS核壳异质结构纳米线阵列组装的电池中，获得的最大短路电流密度为8.38mA/cm2，计算所得的电池总的转换效率为1.92%。
张莉[6]2016年在《几种过渡金属氧化物及其纳米复合材料的电化学传感应用》文中认为本论文主要研究了几种过渡金属氧化物及其纳米复合材料的制备和电催化性能,并将其应用于葡萄糖、海藻糖、胰岛素、亚硝酸根和过氧化氢的快速电化学检测。论文共七章,研究内容主要包括叁个部分:1)锰氧化物及其碳纳米纤维基复合材料应用于酶型电化学生物传感界面设计,2)氧化镍复合碳纳米纤维材料的制备与胰岛素电化学检测,3)铜氧化物及其碳纳米纤维基复合材料的无酶电化学传感应用。第一章详细介绍了电化学传感器的原理和分类,过渡金属氧化物及碳纳米纤维的电催化性质、结构特征,以及它们在电化学传感领域的应用等内容,并简要介绍了本论文的研究目的及思路。第二章将β-MnO_2纳米线用萘酚溶液固定于玻碳电极表面,研究了β-MnO_2纳米线在电极表面的电化学行为及其对H_2O_2的电催化氧化。进一步固定葡萄糖氧化酶(GOx),以β-MnO_2纳米线作为媒介体构建得到的电化学生物传感器,能够实现对葡萄糖的灵敏及快速响应。研究表明用β-MnO_2纳米线有望于实现制备价格低廉、性能好且可靠性高的葡萄糖生物传感器。第叁章在第二章研究的基础上,结合MnO_2和碳纳米纤维(CNFs)各自的优点,设计了一种高性能的酶型生物传感器。通过简单的水热合成法将MnO_2纳米颗粒负载到碳纳米纤维(CNFs)表面,对复合物的形貌、物相及微结构进行了详细的表征。结果表明MnO_2纳米颗粒均匀地负载到了基底的表面并且纳米复合物具有稳定的结构。通过研究该纳米复合材料对H_2O_2的电催化氧化行为表明,MnO_2-CNFs表现出比单独组分更优异的电催化性能,催化电流更高,过电位更低。进一步固定葡萄糖氧化酶(GOx)之后,可根据酶致H_2O_2原理构建葡萄糖传感器,并且传感器性能表现优异。第四章利用简单液相回流方法首次成功制备了Mn_3O_4-CNFs纳米复合材料,并将其用于构建海藻糖传感的双酶电化学传感界面。将海藻糖酶(Tre)和葡萄糖氧化酶(GOx)共同固定在Mn_3O_4-CNFs复合材料修饰电极表面,并用电化学方法研究了该双酶电极在磷酸缓冲溶液(PBS,7.0)中的催化性能。由于Tre和GOx的偶联催化反应,海藻糖转化为葡萄糖酸内酯,并产生酶致H_2O_2,在电极表面产生电化学信号。我们发现在检测范围(2-25 mM)内的稳态电流与海藻糖浓度呈线性关系,可用于海藻糖的定量检测。同时,该双酶传感平台的构建也为我们理解和实现生物体生物能转化提供了方法和研究内容。第五章首次提出了以乙二胺(EDA)为辅助试剂制备负载均匀的EDA-CNFs-NiO纳米复合物的简单液相高温裂解法,并将该材料用于实现对胰岛素的电催化氧化。由于NiO和CNFs间的协同效应,复合材料电催化剂表现出优异的电催化性能。对胰岛素进行定量检测,不仅分析性能好,而且稳定性好、抗污染能力强。在碱性介质中经过连续循环伏安扫描后仍能保持好的催化活性。第六章采用简单水热法制备了花状CuO纳米材料并进行了SEM和XRD表征,该材料的花状结构由大量的纳米薄片微结构组成。用该CuO材料修饰电极可用于快速、灵敏的H_2O_2和NO_2-电化学检测。第七章以乙二胺修饰的CNFs(EDA-CNFs)为基底,通过温和的液相还原反应制备了新型Cu_2O/EDA-CNFs纳米复合电催化剂,可以实现对H_2O_2的超灵敏检测,线性范围宽,检测限低至0.12μM,可应用于人类疾病细胞释放的H_2O_2浓度检测。由于高浓度的H_2O_2与高氧化应激、癌症和神经退行性疾病密切相关,因此该传感器有望应用于疾病诊断以评估不同类型活细胞的氧化应激。
白俊敬[7]2016年在《PEO/PAA星形聚合物刷的合成及模板法制备无机纳米材料》文中认为多臂星形聚合物分子刷是一种具有叁维拓扑结构高度支化的聚合物。该类共聚物的单分子也是一种多孔结构的大分子,且具有端基官能团浓度高的特性。和其对应的线性聚合物结构相比,多臂星形聚合物分子刷具有高溶解性、低粘度以及优良的热力学性能。另外,聚合物分子刷因其独特的物理化学性能,已经在不同领域得到广泛应用,特别是利用多臂星形刷状共聚物形成的单分子胶束作为有机功能模板,制备无机纳米材料应用于磁场诱导的自组装、生物成像技术、药物控制释放、光催化、发光二极管等许多领域,越来越受到科研工作者的广泛关注。本文综合利用阴离子聚合、原子转移自由基反应(ATRP)合成了一系列以α-环糊精(α-CD)为核的聚环氧乙烷/聚丙烯酸(PEO/PAA)双亲水性多臂星形刷状共聚物,并利用合成的多臂星形聚合物刷自组装形成的单分子胶束作为模板,分别制备了球形四氧化叁铁(Fe304)纳米晶体簇,一维(1D)Fe304纳米晶体簇以及硒化镉(CdSe)纳米晶簇,并对其进行详细的表征。本工作目前还未见报道。具体工作如下：(1)以a-CD为核,多臂星形聚合物分子刷的合成综合利用阴离子聚合和原子转移自由基聚合(ATRP)方法,合成了两种新颖结构的、以α-CD为核的PEO/PAA多臂星形刷状聚合物。并利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等手段对聚合物分子刷以及中间产物进行了表征。结果表明,合成的多臂星形刷状共聚物的结构与设计的分子结构一致。一种是以α-CD为核,第一嵌段是以亲水链段PEO为主链,PAA为功能接枝侧链,第二嵌段也是亲水链段PEO结构的多臂星形刷状嵌段共聚物(PEO-g-PAA)-b-PEO。另一种是以α-CD为核,以亲水链PEO为主链,PAA为功能侧链的双亲水性多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA。两种多臂星形刷状共聚物均是水溶性的,分子量分布较窄,PDI介于1.08～1.18。(2)以水溶性多臂星形刷状嵌段聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板制备超顺磁性Fe3O4纳米晶体簇首先利用合成的水溶性多臂星形刷状共聚物(PEO-g-PAA)-b-PEO制备单分子胶束,然后以该单分子胶束为模板,利用PAA链段的羧基(-COOH)功能基团与前驱体化合物中金属离子的配位作用原位制备Fe304纳米晶体簇,分别利用透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HR-TEM)、动态光散射(DLS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、超导量子干涉仪(SQUID)对单分子胶束模板和Fe3O4纳米晶体簇进行表征。TEM表征显示单分子胶束模板的平均直径为33±3.6nm,球形Fe3O4纳米晶体簇的平均直径是30±3.2nm,且尺寸均一。当Fe3O4前驱体与PAA链段的摩尔比为2：1时,得到Fe3O4纳米晶体簇的亚结构单元(Fe3O4纳米晶体)的平均直径为3.6±0.4nm。随着摩尔比增加到6：1,Fe3O4纳米晶体的平均直径增加到7.6±1.4nm。并且球形Fe3O4纳米晶体簇在室温下表现出超顺磁性行为以及高度水分散性。(3)以双亲水性多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA的单分子胶束为模板,综合利用磁场诱导的自组装和光致交联制备超顺磁性1D Fe3O4纳米晶体簇首先以多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA的单分子胶束为模板,利用PAA链段的-COOH功能基团与前驱体化合物中金属离子的配位作用原位制备了Fe3O4纳米晶体簇,然后通过亲核取代反应将多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA末端的溴原子(-Br)转换为可光致交联的迭氮基团(-N3),结合磁场诱导的自组装和光致交联制备了1D Fe3O4纳米晶体簇。分别利用FT-IR、TEM、HR-TEM、DLS、AFM、XRD、EDS、SQUID对单分子胶束模板、球形Fe3O4纳米晶体簇、-N3基团的引入以及1D Fe3O4纳米晶体簇进行表征。TEM显示单分子胶束模板的平均直径为24±2.6nm,球形Fe3O4纳米晶体簇的平均直径为21±2.9nm,组成Fe3O4纳米晶体簇的Fe3O4纳米晶体的平均直径为3.8±0.5nm,且尺寸均一。研究表明磁场强度在合适的范围内,磁场强度越大,得到的1D Fe3O4纳米晶体簇越长且越粗；而当磁场强度过小或者过大时均得不到1D Fe3O4纳米晶体簇。并且1D Fe3O4纳米晶体簇在室温下表现出超顺磁行为和高度的水分散性。(4)以水溶性多臂星形嵌段聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板,制备CdSe纳米晶簇以多臂星形聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板,利用前驱体化合物NaHSe和Cd(acac)2与PAA链段的-COOH功能基团强的配位作用原位制备了CdSe纳米晶簇。分别用TEM、HR-TEM、AFM、XRD、EDS、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、荧光分光光度计对单分子胶束模板和CdSe纳米晶簇进行了表征。结果表明CdSe纳米晶簇是球形且尺寸均一,平均直径为29±3.3nm,构成这些CdSe纳米晶簇的CdSe量子点的平均直径为3.2±0.3nnm。CdSe纳米晶簇具有高度水分散性,并且该纳米晶簇的水溶液在紫外光照射下发绿色荧光。
陈文华[8]2014年在《锗纳米线的合成、表征及其非易失性存储研究》文中研究说明一维纳米线由于其小尺寸和量子限域效应在未来纳米级电子器件中受到大家的青睐。在基于纳米线的电子器件中，锗是个非常好的半导体材料，因为它有着较小的带隙和较大的载流子迁移率。通过传统的方法也就是气-液-固(VLS)机理法合成的锗纳米线在本论文中得到了研究与证明，我们发现不同的实验条件和硅基片位置会导致不同的产物形貌。而通过真空溅射镀膜仪溅射的Au膜催化剂在改变其厚度的时候则会造成锗纳米线直径的大小和分布发生变化，Au膜越厚，锗纳米线的直径越大，其分布范围越宽。高质量、密度大的锗纳米线可通过调节实验参数得到。制备的带有较厚氧化锗壳层本征锗纳米线的非易失性存储器表现出很大的存储窗口和较高的电流开关比（约104），这主要归因于锗纳米线的小尺寸和表面电荷陷阱态，该器件的结构是场效应晶体管(FET)结构。我们研究并证明了在空气中退火的过程是一个简单有效的方法去形成一个合适厚度的氧化锗层来阻止存储电荷的逃逸，这层氧化锗扮演了一个非常要的角色—遂穿介电层，氧化锗层的厚度和质量直接关系到存储器件的性能，这种有着较长的保持性和较好的擦写读重复性揭示了本征锗纳米线器件在存储器方面的潜在应用。我们用Au和Ag纳米颗粒修饰锗纳米线表面去进一步研究锗纳米线的存储性能，表征手段显示锗表面有着较合适的金属颗粒大小和分布密度。修饰后，相对于未修饰也未退火的器件，其窗口大大增加但保持性增加不是很明显。在具体两种金属修饰的情况，退火后Au修饰的器件由于程度不够性能改善不明显，而Ag修饰的器件由于Ag纳米颗粒的几乎完全氧化而失去作用。本论文的工作验证和补充了对于锗纳米线合成的研究，同时也对本征锗纳米线电学性能研究和纳米线非易失性存储器的制备提供了新的方法和一定的参考依据。
孟霞[9]2007年在《准一维纳米氧化物的气相合成和结构表征》文中进行了进一步梳理纳米技术领域最近有很大的发展，各种准一维纳米材料如纳米线、纳米针、纳米带和纳米管等相继被合成和分析。这些优异的材料具有高比表面的独特结构，因此它们展现了一些新奇的物理特性。它们在各种纳米级的电子学、光电子学、磁电子学和传感器件中有着潜在的应用。本文采用热蒸发的方法制备出Al_2O_3／SiO_2同轴纳米线异质结、Zn_2GeO_4包裹的ZnO纳米棒阵列和Ge掺杂ZnO纳米梳、In掺杂Ga_2O_3纳米线等准一维纳米材料，并利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)以及光致发光谱(PL)等分析测试手段，对所合成的纳米材料的形貌、成分、结构以及物性进行了研究。根据测试结果我们探讨了不同形貌纳米结构的形成原因和生长机制，并对其发光性质做了进一步的分析。以下是本文的主要研究结果：1．具有周期孪晶结构的Al_2O_3／SiO_2同轴纳米线异质结的合成及表征利用Al粉(纯度为99.999％)和SiO粉的混合物，通过最简单的热蒸发法，我们成功合成了大量具有周期孪晶结构的Al_2O_3／SiO_2同轴纳米线异质结。这种Al_2O_3／SiO_2同轴纳米线异质结的生长过程是基于气—固生长机制。我们用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。研究表明这种具有两层结构的纳米线线径均匀，直径范围大约在100-150nm之间。其中芯部为直径约为50nm的具有孪晶结构的Al_2O_3纳米线，外层为非晶SiO_2外壳。在室温测得的PL谱经过拟合可以得到叁个发光峰，分别是364nm、398nm和442nm。2．Zn_2GeO_4包裹的ZnO纳米棒阵列和Ge掺杂ZnO纳米梳的合成和光致发光性能研究通过最简单的热蒸发法在Si衬底上成功合成了Zn_2GeO_4包裹的ZnO纳米棒阵列和Ge掺杂ZnO纳米梳。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。对于纳米梳，梳柄一边的梳齿比另一边的梳齿要长，但是两边的梳齿有一样的直径范围，约为数十纳米。Zn_2GeO_4包裹的ZnO纳米棒阵列和Ge掺杂ZnO纳米梳的生长过程是基于气—固生长机制。我们对产物室温下的光致发光性能进行了研究。光致发光谱显示所得纳米结构有一个发光中心在382nm的窄的紫外发光峰和一个发光中心在494nm的宽的绿色发光峰。3．In掺杂Ga_2O_3纳米线的合成及生长机制、光学性能研究在1000℃温度条件下，通过热蒸发金属Ga和In_2O_3的混合物，我们合成了In掺杂Ga_2O_3“Z”字型纳米线和未掺杂的Ga_2O_3纳米线。这些纳米线的生长过程是基于气—固生长机制。我们用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。研究显示那些直径均匀的纳米线直径大约为100nm，而那些“Z”字型纳米线直径约为几百纳米。在室温光致发光谱中，只观察到一个强而宽的发光带，中心位于457nm处，属于绿光区，是由氧空位和镓氧空位对的复合辐射发光引起的。
薛飘洁[10]2018年在《钙钛矿结构氧化物低维纳米材料的制备与表征》文中研究指明钙钛矿结构氧化物可用化学通式ABO_3来表示,其中A位离子一般为碱土(或稀土)离子,B位离子一般为过渡金属离子。钙钛矿结构氧化物的功能特性起源于正(或负)离子的位移偏移,通过对A、B位离子掺杂,使得钙钛矿结构氧化物具有非常丰富的物理化学特性,例如介电特性、铁电特性、热释电特性、光电特性、光催化特性、超导特性、巨磁电阻效应等等。目前钙钛矿结构氧化物已广泛应用于现代工业的多个领域。BaTiO_3(BTO)和PbTiO_3(PTO)是钙钛矿结构氧化物材料的典型代表。作为一种典型的铁电材料,BaTiO_3的铁电性来源于Ti4+离子在氧八面体中的振动。PbTiO_3作为压电材料的典型代表,此类材料极大地拓展了钙钛矿结构氧化物材料的应用温度范围。然而之前的实验工作大多集中在BTO和PTO块材的制备和表征方面上,由于电子器件的日趋微型化以及低维纳米结构具有许多独特的物理化学性质,因此,钙钛矿结构氧化物低维纳米材料的制备和表征受到人们的广泛关注。目前合成钙钛矿结构氧化物材料有多种方法,如溶胶-凝胶法、微波水热法、固相反应法、化学溶液沉积法以及熔盐法等。其中熔盐法因其能明显降低反应温度和缩短反应时间、更易于控制粉体的形状和尺寸、合成产物纯度较高、杂质易去除等优点而被广泛运用。本论文利用熔盐法合成了 BTO纳米颗粒(0D纳米材料)、纳米棒(1D纳米结构)以及PTO 1D纳米结构,并对其微结构进行了表征。具体结果如下:第一部分为传统熔盐法制备BTO纳米颗粒研究。实验中探究了不同退火温度以及不同熔盐比例对于BTO纳米颗粒生长的影响。结果表明:随着退火温度的升高颗粒尺寸从200 nm增加到～1000 nm,晶胞参数c/a比从1.007增加到1.010;随着熔盐比例的增大,颗粒形状从方形逐渐变化为球形,同时开始出现少量棒状结构,并且产物中的BaC03杂相含量有所增加。介电性能测试结果表明,合成的BTO纳米颗粒样室温下介电常数在700-1300(@ 1kHz),介电损耗在 0.01-0.03 之间。第二部分为传统熔盐法以及模板熔盐法制备BTO 1D纳米结构的研究。实验中分别探究了反应物种类、熔盐比例、退火温度以及保温时间的变化对BTO1D纳米结构的影响。结果表明:利用传统熔盐法在800℃(BaC204:Ti02(锐钛矿):NaCl:KC1 = 1:1:60:60,保温5 h)条件下可制备大量BTO的1D棒状结构,棒长在5 左右,直径在130-200 nm之间,形状较均匀。模板熔盐法在650℃(BaC204:BaTi205 模板:NaCl:KCl= 1:1:60:60,保温 5 h)条件下制得大量 1D纳米结构,产物很好地继承了 BaTi205模板的形貌,长度在在5-10 μm左右(直径在200-400nm左右)。紫外-可见光谱测试结果表明:熔盐法合成的BTO棒状样品的光学禁带宽度在2.5-2.6 eV之间,远小于相应的BTO块材(3.28 eV)。第叁部分为传统熔盐法以及模板熔盐法制备PTO 1D纳米结构的研究。传统熔盐法在熔盐比例(NaCl:KC1)为30:30时,得到了部分长度超过50 μm的1D棒状结构(直径在550 nm-2.0 μm)。模板法制备得到了长度在3-10 μm左右的1D棒状结构(直径在1.0 μm左右)同时出现一些颗粒连接的长条链状结构,进一步揭示了棒状结构可能的生长机制。
参考文献：
[1]. 水热法合成无机半导体纳米材料及其掺杂稀土发光纳米材料[D]. 陶萍芳. 广西师范大学. 2008
[2]. 氮化铟及二氧化锡半导体纳米材料的制备及物性研究[D]. 董蕴萱. 吉林大学. 2017
[3]. 亚纳米级一维结构的构筑及性质研究[D]. 刘慧玲. 清华大学. 2016
[4]. 纳米钨酸盐和二硫化钼的合成及其性能研究[D]. 陈海芳. 福建师范大学. 2008
[5]. 一维有序纳米结构的设计合成及其光电化学性质研究[D]. 刘利柱. 合肥工业大学. 2012
[6]. 几种过渡金属氧化物及其纳米复合材料的电化学传感应用[D]. 张莉. 安徽师范大学. 2016
[7]. PEO/PAA星形聚合物刷的合成及模板法制备无机纳米材料[D]. 白俊敬. 郑州大学. 2016
[8]. 锗纳米线的合成、表征及其非易失性存储研究[D]. 陈文华. 苏州大学. 2014
[9]. 准一维纳米氧化物的气相合成和结构表征[D]. 孟霞. 合肥工业大学. 2007
[10]. 钙钛矿结构氧化物低维纳米材料的制备与表征[D]. 薛飘洁. 南京大学. 2018