一维纳米材料的构筑与表征

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一维纳米材料重要的理论意义和厂泛的应用前景使其成为物理、化学、材料等诸多领域的研究前沿。发展制备一维纳米材料的新方法,开拓新体系是一个十分重要的研究课题。本文在介绍一维纳米材料的基本内涵、制备方法和发展趋势的基础上,系统研究了用单源前驱体化学气相沉积法和溶剂热法制备纳米材料的实验原理、基本过程、特点及影响因素。我们成功合成了In2O3、ZnS、Co3O4、Sb2S3和CuS等的纳米材料以及纳米结构自组装体系,并用XRD、SEM、EDS、TEM等手段对合成产物进行了表征,研究了纳米材料的光、磁性质。   1.采用化学气相沉积法,以[In(acac)3]为单源前驱体,Au为催化剂,成功制得了In2O3纳米线。制得的In2O3纳米线具有单晶结构,平均直径约为80nm,长度达十几微米。光致发光研究发现In2O3纳米线在483nm处有一个强的发射峰,这可归因于氧空位的存在。   2.采用化学气相沉积法,以Zn(S2CNEt2)2为单源前驱体,Au为催化剂,在不同的温度下,得到了不同直径的六方相ZnS纳米线;改用Ni为催化剂,得到碳纳米管;改用单质S和Zn为原料,则得到立方相ZnS纳米线。在一定程度上实现了对ZnS纳米线的粒径和物相的控制合成,实现了利用催化剂对ZnS纳米线和碳纳米管的选择性合成。   3.通过热解[Co(acac)2(H2O)2],于多孔阳极氧化铝(PAA)膜的孔道中合成了Co3O4纳米管阵列。Co3O4纳米管排列有序,直径约100-300nm,长度达几十微米。纳米管由多晶立方相Co3O4构成,论文中还对其磁性进行了研究。   4.以Cu(S2CNEt2)2为单源前驱体,乙胺为反应介质,分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,用溶剂热法成功合成了大量花朵状的CuS微球。CuS微球直径约2~3μm,由大量厚度仅几十纳米的薄片自组装而成。研究发现溶剂和表面活性剂对这种形貌的形成起着非常重要的作用,并探讨了其形成机理。   5.以Sb(S2CNEt2)3为单源前驱体,通过改变时间、温度、表面活性剂等反应条件,用水热法成功合成了各种尺寸的柱状及针状Sb2S3纳米棒的有序阵列。通过大量的对比实验,总结了各反应条件对Sb2S3纳米棒形貌及尺寸的影响。
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