無機(jī)微-納米材料的天然產(chǎn)物模板法制備及其性能研究.pdf

1、天然產(chǎn)物與合成物質(zhì)相比具有來源廣泛、無毒、環(huán)境友好、生物相容性好等特點(diǎn)，因此開展天然大分子模板法制備納米材料的研究是一項(xiàng)有意義的工作。在本論文中，我們主要研究在天然模板的作用下如何合成納米材料以及探索該過程中的生長規(guī)律和組裝機(jī)制，并考察它們的光學(xué)性質(zhì)。主要工作包括：
　　 1.從小分子到大分子的天然模板水熱制備帶功能性基團(tuán)的微/納米碳球及其表征。首先選取的是小分子的葡萄糖，其在水熱條件下可以碳化成球。我們選取了尿素和硫脲作為碳化

2、助劑，降低了葡萄糖碳化的溫度，使得實(shí)驗(yàn)條件更溫和，但碳球的粒度較大，約為1微米。于是采用殼聚糖這種天然大分子為模板，水熱條件下制備了粒徑約為200納米的碳球；雖然通過增大模板劑的分子量達(dá)到了減小產(chǎn)物粒徑的目的，但是所得到的碳球仍然是實(shí)心的。考慮到海藻酸鈉天然大分子的彎曲鏈段結(jié)構(gòu)，以海藻酸鈉大分子模板經(jīng)過超聲處理，成功制備出了中空結(jié)構(gòu)的納米碳球。這樣一來，通過天然模板的選取就實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物從較大粒度到較小粒度再到中空結(jié)構(gòu)的梯度制備。此外我們還

3、對碳球作為載體負(fù)載活性金屬等進(jìn)行了初步的探索。
　　 2.天然大分子模板水熱制備過渡金屬硫?qū)倩衔锏亩嗫准{米結(jié)構(gòu)及其性能研究。在這一部分主要使用了殼聚糖為模板，合成了銅族硫化物和鋅族硫化物。首先制備了銅族硫化物的多孔納米結(jié)構(gòu)。其中合成多孔的硫化銅納米結(jié)構(gòu)需要較低的反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度較高時，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)從多孔納米球向由納米片自組裝形成的納米球這種三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。而硫化銀的合成在室溫下就可發(fā)生反應(yīng)。因此在水熱條件下得不到具有孔狀結(jié)構(gòu)的

4、產(chǎn)物。然后鋅族硫化物的多孔納米結(jié)構(gòu)也被合成。其中鋅離子與殼聚糖之間存在較強(qiáng)的相互作用，因此需要與聚乙二醇一起作為復(fù)合模板才能得到介孔硫化鋅納米球。這種結(jié)構(gòu)的納米球表現(xiàn)出既不同于塊體又不同于量子點(diǎn)的紫外-可見吸收特性。在空氣中焙燒后則得到了氧化鋅的多孔結(jié)構(gòu)。但是通過尿素作為氧離子的來源，同樣條件下反應(yīng)后卻得不到氧化鋅的孔結(jié)構(gòu)。表明通過原位轉(zhuǎn)換得到孔結(jié)構(gòu)的方法具有廣闊的推廣前景。對于鋅族的金屬鎘來說，則只需要?dú)ぞ厶亲鳛槟０寰湍艿玫搅蚧k的孔

5、結(jié)構(gòu)。而且這種結(jié)構(gòu)是由硫化鎘小粒子自組裝形成納米片后進(jìn)一步自組裝形成了“千層餅”狀結(jié)構(gòu)。這種具有等級結(jié)構(gòu)的自組裝就我們所知還不多見。汞離子在殼聚糖的作用下得到的產(chǎn)物是黑辰砂礦的硫化汞，屬于亞穩(wěn)相結(jié)構(gòu)。在室溫下也可發(fā)生反應(yīng)得到硫化汞，不過此時的硫化汞是朱砂相和黑辰砂相的混合物。使用殼聚糖作為天然大分子模板對硫化鉛和氧化鐵的制備進(jìn)行了探討，并在此基礎(chǔ)上初步探索光磁材料的合成。在水熱條件下得到了硫化鉛的納米立方塊，而在同樣含有氨基基團(tuán)的乙二胺

6、中我們得到的是星形結(jié)構(gòu)的硫化鉛。在氧化鐵的制備過程中，我們改變鐵離子和尿素的比例，得到了羥基氧化鐵的納米管和納米棒。經(jīng)過室溫下300℃焙燒后，得到了具有孔結(jié)構(gòu)的氧化鐵。而且不同反應(yīng)配比條件下得到的氧化鐵的磁性也不同。
　　 3.天然大分子膜為模板溫和制備鎢酸鹽納米材料。主要包括鎢酸鉛和鎢酸銀。其中采用的天然大分子膜為新鮮的蛋膜。它含有大量的有機(jī)礦物質(zhì)，結(jié)合其復(fù)雜的孔和表面結(jié)構(gòu)，容易誘導(dǎo)晶體在生長過程中出現(xiàn)位錯和自組裝。提出了改變