準(zhǔn)一維無(wú)機(jī)納米材料的化學(xué)液相合成、表征及性質(zhì)研究.pdf

1、在水熱和溶劑熱方法制備納米材料的基礎(chǔ)上，我們合成出了立方相siC納米線、納米帶、納米針，單晶Te納米管、納米線，單晶Se納米管，Te/C和碲化物/C納米電纜，并深入研究了它們的生長(zhǎng)機(jī)理和相關(guān)性質(zhì)。主要內(nèi)容總結(jié)如下： (1)通過(guò)一種簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)，應(yīng)用Na<,2>TeO<,4>·2H<,2>O作為碲源，甲酰胺作為還原劑，制備出了單晶Te納米管。這些納米管直徑在200到600 nm范圍，長(zhǎng)度在4到15μm范圍。一系列的電子顯微鏡觀察

2、結(jié)果顯示當(dāng)前的_碲納米管的，生長(zhǎng)遵循一種成核一溶解一重結(jié)晶的過(guò)程：首先，在水熱的體系中生成了球形的Te納米顆粒；接著，這些球形顆粒在反應(yīng)溶液中逐漸溶解；溶解產(chǎn)生的Te原子重新傳輸?shù)角蛐晤w粒的表面并生長(zhǎng)成為一種槽形的納米棒；最終，槽形的納米棒發(fā)育成為納米管。研究結(jié)果發(fā)表在Cryst．Growth Des(2005，5，325)上，審稿人認(rèn)為這是一種新的有趣的碲納米管合成方法。其新穎的生長(zhǎng)機(jī)理為其他的納米管材料的合成提供了一定的指導(dǎo)作用。

3、 (2)在無(wú)表面活性劑、高聚物、外力(比如超聲)引導(dǎo)納米顆粒生長(zhǎng)的條件下，只靠簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)制得了單品六方相Se納米管。一系列的電子顯微鏡表征結(jié)果證明Se納米管的生長(zhǎng)遵循一種成核一溶解一重結(jié)晶的過(guò)程。在這種生長(zhǎng)機(jī)制中，反應(yīng)的初始階段，六方Se納米顆粒首先出現(xiàn)在水熱體系中，接下來(lái)，小的納米顆粒逐漸溶解，而大的納米顆粒則逐漸長(zhǎng)大成為微米球。然后，這些微米球逐漸的溶解，而溶解到溶液當(dāng)中的Se原子義會(huì)重新傳輸?shù)轿米球的表面上，并重新結(jié)

4、晶。在這種溶解一重結(jié)晶的過(guò)程中，微米球逐漸的發(fā)育成了一種槽形的納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)消耗微米球溶解產(chǎn)生的Se原子，納米槽可以沿著管軸和圓周兩個(gè)方向生長(zhǎng)，直到長(zhǎng)成完整的納米管。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度和PH值大大地影響著這種生長(zhǎng)過(guò)程。通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和NaOH濃度，Se納米管、納米線、微米棒、多孔微米管以及多面體可以被控制地合成出來(lái)。該工作發(fā)表在Cryst．Growth Des(2006，6，577)上，審稿人認(rèn)為這是一個(gè)原創(chuàng)性的硒納米管合成工作，方法

5、簡(jiǎn)單，且細(xì)致的觀察到了硒納米管的生長(zhǎng)過(guò)程，并提出了一種新穎的生長(zhǎng)機(jī)制。 (3)通過(guò)使用維生素C作為還原劑，Na<,2>TeO<,3>作為碲源，十六烷基二三甲基溴化胺(CTAB)作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，發(fā)展了一種低溫、綠色的合成路線成功地制備出了直徑只有7nm的超細(xì)的Te納米線。Te納米線的形貌強(qiáng)烈的受到CTAB濃度、反應(yīng)時(shí)間、還原劑種類的影響。一種表面活性劑協(xié)助的同一液．一同的生長(zhǎng)機(jī)制被提出來(lái)解釋這些超細(xì)的Te納米線的形成過(guò)程。這些直

6、徑7nm的超細(xì)的Te納米線顯示出一種強(qiáng)烈的藍(lán)紫色發(fā)光現(xiàn)象。該工作發(fā)表在Cryst．Growth Des(2006，6，2567)上，審稿人認(rèn)為這是一篇系統(tǒng)的研究碲納米線的工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碲納米線尺寸的控制，觀察到了超細(xì)迪納米線的光致發(fā)光現(xiàn)象，證實(shí)了碲納米線的生長(zhǎng)遵循同一液一同的生長(zhǎng)機(jī)制。 (4)160℃水熱體系中，通過(guò)金屬鹽與Te/C核殼納米材料反應(yīng)。發(fā)展了一種普適的路線用來(lái)合成碲化物/C核殼納米材料。這些合成出來(lái)的碲化物/C核

7、殼納米材料具有親水的、有機(jī)官能團(tuán)覆蓋的表面。 (5)以CH<,3>OCH<,2>CH<,2>OCH<,3>為碳源，SiCl<,4>為硅源。金屬鎂為還原劑成功地制備出了波浪形的碳納米管包裹的碳化硅納米顆粒復(fù)合納米材料。根據(jù)X射線衍射表征，產(chǎn)品含有碳和碳化硅。TEM和HRTEM照片顯示這種復(fù)合納米材料足由兩部份構(gòu)成的：外層是分義的波浪形的碳納米管，內(nèi)部是碳化硅顆粒。這些碳化硅顆粒直徑一般有20-40 nm，碳納米管的壁厚大約3-5

8、nm。Raman光譜顯示，碳化硅納米顆粒的TO和LO峰位和其宏觀材料相比均紅移了約6cm<'-1>。室溫PL譜顯示該復(fù)合材料有兩個(gè)發(fā)射峰：431 nm處的藍(lán)色光和414nm處的紫色光。一種連續(xù)的沉積生長(zhǎng)機(jī)制被提出去解釋這種復(fù)合納米材料的形成過(guò)程。研究結(jié)果發(fā)表在，j.phys．Chem．B 2005，109，13200上。審稿人認(rèn)為這是一種非常有趣的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，作者詳盡的表征了這種材料的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，這種材料可能具有廣泛的應(yīng)用前景。

9、 (6)通過(guò)CH<,3>CH<,2>OH，SiCl<,4>和金屬Li在高壓釜中600℃反應(yīng)，成功地制備出了結(jié)晶的SiC納米帶。x-射線衍射顯示產(chǎn)品是立方相Sic。電子顯微鏡表征顯示納米帶的寬度大約為50-200 nm范圍，厚度大約有20-60 nm，長(zhǎng)度有幾十微米。這些結(jié)晶的SiC納米帶具有其特有的光致發(fā)光和Raman光譜。一種可能的Li協(xié)助的生長(zhǎng)機(jī)制被提出去解釋這些納米帶的形成。研究結(jié)果發(fā)表在J Phys．Chem．B 200

10、4．108，20102上審稿人認(rèn)為這是首次合成碳化硅單晶納米帶，是一項(xiàng)非常有趣且有意義的工作。 (7)發(fā)展了一種低溫的Mg協(xié)助的共還原路線用來(lái)大量合成陣列的SiC一維納米材料。通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)反應(yīng)的條件，陣列的SiC納米線．納米針、納米帶可以被控制地合成出來(lái)。仔細(xì)地研究了這些陣列的一維納米結(jié)構(gòu)可能的生長(zhǎng)機(jī)制。X-射線衍射，傅立葉紅外吸收，掃描和透射電子顯微鏡被用來(lái)去調(diào)查這些陣列的一維納米結(jié)構(gòu)。場(chǎng)電子發(fā)射測(cè)量顯示這些陣列的一維SiC