有機(jī)小分子模板控制的無機(jī)納米材料生長研究及結(jié)構(gòu)、性能表征.pdf

1、本論文發(fā)展了利用有機(jī)小分子特別是生物小分子軟模板效應(yīng)實現(xiàn)一維功能性納米材料的合成技術(shù)。利用多胺和氨基酸分子很好地控制了碲納米結(jié)構(gòu)的生長。在溫和的水熱條件下，通過“氧化-聚合和共還原”機(jī)制一步法合成新穎的一維銀多肽核殼納米結(jié)構(gòu)。利用外磁場和硫源小分子的協(xié)同效應(yīng)合成了具有精細(xì)微納結(jié)構(gòu)的剛性鏈狀硫化鐵微米棒，并成功控制論文產(chǎn)物的物相。通過此類方法合成納米結(jié)構(gòu)的獨特性質(zhì)表明了材料性能與其相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)之間有著直接的聯(lián)系。 (1)在80℃四

2、乙烯五胺水溶液中成功合成出寬200～300納米，長達(dá)幾百微米的尺寸均一的超長碲單晶納米帶。在分析其生長機(jī)理的同時，還研究了新鮮碲納米帶在溶劑如無水乙醇和去離子水中的穩(wěn)定性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合成的碲納米帶在較長的儲存時間內(nèi)會緩慢被侵蝕，同時伴隨著無定形碲及其氧化副產(chǎn)物如TeO2的形成。最終，所有結(jié)晶碲納米帶完全從溶液中消失。利用XRD、TEM、HREM和XPS技術(shù)，詳細(xì)地研究了納米帶的具體腐蝕過程以及結(jié)晶度和形態(tài)演變過程。此種化學(xué)合成法合成

3、的納米結(jié)構(gòu)材料受普通溶劑侵蝕現(xiàn)象在以前還沒有報道過，它也暗示著通過其他化學(xué)方法得到的碲納米帶可能在溶液體系中并不穩(wěn)定。因此功能納米材料在合成后的儲存應(yīng)受到特別關(guān)注。 (2)含不同官能團(tuán)和結(jié)構(gòu)構(gòu)型的氨基酸如絲氨酸、賴氨酸和組氨酸在160℃水熱條件下表現(xiàn)出對于三方碲生長驚人的控制能力。在絲氨酸的控制下能獲得梭形卷曲、尖且柔軟末端的碲納米管。與之相反，賴氨酸(或胱氨酸，苯丙氨酸)和組氨酸的存在分別導(dǎo)致了超長尖端納米線和樹枝狀晶體的形成

4、。這一結(jié)果充分展示生物小分子的功能團(tuán)模板效應(yīng)。 (3)研究結(jié)果表明一維銀@肽類核-殼納米結(jié)構(gòu)可通過溫和水熱一步反應(yīng)合成得到，它是基于所謂的“氧化-聚合和同時還原”機(jī)理。絲氨酸的氧化和聚合與銀的還原同時進(jìn)行。利用N,N二環(huán)己基碳酰亞胺和甲酸對絲氨酸聚合的促進(jìn)和抑制作用，佐證了絲氨酸體系中銀納米結(jié)構(gòu)生長的兩種機(jī)制。多肽在一維銀納米結(jié)構(gòu)形成過程中具有決定性作用。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、質(zhì)譜和XPS能譜為銀納米線外非晶包覆層的成

5、分和結(jié)構(gòu)的檢測提供了有力的手段。還發(fā)現(xiàn)波長為397、513和532nm處新奇的光致發(fā)光現(xiàn)象是由于酰胺鍵的電荷轉(zhuǎn)移和肽鏈鏈間電子躍遷的作用。 (4)通過原位磁場協(xié)助下的水熱過程選擇性合成了磁鐵礦(Fe3S4)和白鐵礦(FeS2)的鏈狀剛性微米棒結(jié)構(gòu)，每個復(fù)雜的微米棒結(jié)構(gòu)都是由不同形態(tài)的精細(xì)結(jié)構(gòu)單元組成。我們還研究了這些微米棒獨特的磁學(xué)性質(zhì)和單一微米棒的電學(xué)性質(zhì)。結(jié)果顯示這些硫化鐵礦物的磁性質(zhì)與它們相應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。隨著產(chǎn)物中