過渡金屬氧族化合物一維納米結(jié)構(gòu)的制備、自組裝及性能研究.pdf

1、具有一維結(jié)構(gòu)和微/納多級組裝結(jié)構(gòu)的納米材料因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)在催化、光電子器件、生物化學(xué)傳感和鋰離子電池電極材料等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。因此，采用簡單、經(jīng)濟(jì)的方法，設(shè)計(jì)和合成具有一維和多級組裝結(jié)構(gòu)的納米材料具有重要的研究意義。
　　 本論文以過渡金屬氧族化合物一維納米結(jié)構(gòu)和基于一維納米結(jié)構(gòu)自組裝微納多級結(jié)構(gòu)為研究對象，采用溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)生長法和水熱法，通過合理設(shè)計(jì)反應(yīng)體系，優(yōu)化反應(yīng)條件，制備出結(jié)晶性好、尺寸和形貌可控的過渡金

2、屬氧族化合物一維和多級結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體納米材料，研究了產(chǎn)物的相關(guān)性能，如氣體傳感性能、光致發(fā)光性能和光催化性能等，并通過金屬離子摻雜、金屬沉積等手段對材料的性能進(jìn)行改性。本論文主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)采用溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)生長法，合成了直徑為100-300nm，長度達(dá)幾百微米的Ag2Se超長納米線，并深入研究了Ag2Se超長納米線的生長機(jī)理以及反應(yīng)條件對產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，產(chǎn)物Ag2Se超長納米線的形成主

3、要是基于納米顆粒的取向連接生長機(jī)理(orientedattachment)。溶劑水的持續(xù)蒸發(fā)會(huì)引起反應(yīng)溶液體系高的總體過飽和度和晶體/溶液界面過飽和度,從而引起二次成核的發(fā)生，在超長納米線的形成中起著重要的促進(jìn)作用。
　　 (2)采用溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)生長法，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間，分別合成了直徑為1-2.5μm的α-MnO多級空心微米毛刺球和直徑為20-30nm，長度約為2-3μm的納米線，并將α-MnO2用作氣體傳感材料，在室溫下測試了

4、α-MnO2多級空心微米毛刺球和α-MnO2納米線對氨氣的氣體傳感性能。合成的α-MnO2多級空心微米球是由直徑為10-15nm，長度約為1μm的納米線按球形自組裝排列形成的。產(chǎn)物a-Mn0多級空心微米球和納米線的形成是基于奧斯特瓦爾德熟化機(jī)理。Ag+離子作為添加劑對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌起著重要的影響，當(dāng)反應(yīng)中沒有加入Ag+離子時(shí)，得到的產(chǎn)物為γ-MnO2實(shí)心微米花球。傳感性能測試結(jié)果顯示，α-MnO2多級空心微米毛刺球比α-MnO2納米線

5、具有更好的氨氣傳感性能。
　　 (3)采用水熱法，在相對溫和的條件下合成了Be含量可調(diào)節(jié)的BexZn1-xO納米棒陣列薄膜和納米花薄膜，并詳細(xì)的研究了反應(yīng)溶液中Be2+離子濃度、溶液pH等因素對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和PL性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溶液為中性和堿性時(shí)，得到的BexZn1-xO產(chǎn)物為納米棒陣列結(jié)構(gòu)，而在弱酸性溶液中得到的BexZn1-xO產(chǎn)物為玫瑰花狀結(jié)構(gòu)，且酸性條件更容易制得Be含量較高的BexZn1-xO納米結(jié)構(gòu)。隨