氮化鈦與硫化鎳納米材料的化學(xué)合成與表征.pdf

1、本文主要探索氮化鈦和硫化鎳的化學(xué)控制合成新路線，豐富和發(fā)展了高溫合成和化學(xué)液相合成技術(shù)。通過(guò)鎂熱還原法在高壓釜內(nèi)成功的合成過(guò)渡金屬氮化鈦空心納米籠，并對(duì)其生長(zhǎng)的可能的機(jī)理進(jìn)行了討論。利用水熱/溶劑熱法制各了不同物相，不同形貌的硫化鎳納米晶。并對(duì)所制備的納米材料的物性和形貌進(jìn)行了鑒定和表征。主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1．氮化鈦集合了陶瓷和金屬的性質(zhì)，是一類非常富有潛力的耐高溫結(jié)構(gòu)材料、電子材料和催化材料，因而在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用方面都引起了

2、人們的極大興趣。 本工作在密封的高溫反應(yīng)釜中，以除過(guò)水的鹽酸肼(N2H4·2HC1)為氮源，二氧化鈦(TiO2)和鎂(Mg)為原料，反應(yīng)溫度控制在300-500℃，成功制備了氮化鈦空心納米籠。據(jù)我們所知，這是首次合成氮化鈦空心納米籠。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)氮化鈦空心納米籠的產(chǎn)量有較大影響，反應(yīng)溫度提高有利于形成氮化鈦空心納米籠，而降低溫度則空心納米籠產(chǎn)率降低，得到不規(guī)則的氮化鈦顆粒。所制備的氮化鈦空心納米籠直徑大約在300到500

3、nm，壁厚大約在20到35nm，而且它們的結(jié)晶性都很好。根據(jù)大量的TEM觀察，進(jìn)一步分析了這種空心納米籠狀物結(jié)構(gòu)可能的生長(zhǎng)過(guò)程和形成機(jī)理。當(dāng)產(chǎn)物在沒有任何處理之前的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)氮化鈦納米籠狀物是實(shí)心的核殼結(jié)構(gòu)，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)推測(cè)可能是氧化鎂(MgO)的填充物。MgO可能是得到空心的納米籠狀結(jié)構(gòu)的模版。只有產(chǎn)物在酸處理之后，才變成空心的納米籠狀結(jié)構(gòu)。所制備的氮化鈦空心納米籠在空氣中300℃之下有良好的穩(wěn)定性，300℃之上會(huì)被氧化。

4、 在實(shí)驗(yàn)中，鎂起了重要的作用，增加或減少鎂的用量都得不到純的氮化鈦空心納米籠。減少鎂的用量時(shí)，產(chǎn)物中有雜質(zhì)產(chǎn)生，但是有氮化鈦空心籠；而當(dāng)增加鎂的用量時(shí)，產(chǎn)生純的氮化鈦，但是得到的形貌是顆粒，幾乎沒有空心籠。當(dāng)別的還原劑，如鈉替代鎂的時(shí)候則得不到氮化鈦，當(dāng)不加鎂的時(shí)候，也得不到氮化鈦。當(dāng)用疊氮鈉作為氮源的時(shí)候，只能得到氮化鈦納米顆粒。 2．硫化鎳具有特殊的光電性質(zhì)，而且是應(yīng)用非常廣泛的半導(dǎo)體材料，近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。在我們的實(shí)驗(yàn)

5、中以復(fù)合溶劑熱為基礎(chǔ)，以硫代氨基脲(CH5N4S)為硫源，以六水合氯化(NiC12·6H2O)為鎳源，在較低的溫度下合成了不同形貌與不同物相的硫化鎳(NiS)晶體。 首先以乙二胺為溶劑，230℃在低溫釜中制得三維花樣的斜方菱形硫化鎳(r-NiS)。在TEM觀察的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間對(duì)花樣硫化鎳形貌產(chǎn)生影響。當(dāng)時(shí)間增長(zhǎng)，產(chǎn)物顆粒變大，還會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象。 其次，采用表面活性劑輔助的化學(xué)液相合成技術(shù)，在180℃水熱條件下制得斜