一维纳米材料的制备及其透射电子显微学研究

来源 :中国科学院理化技术研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwwzhaozhiqiang
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本论文工作主要包括一维无机纳米材料的制备,结构表征以及机理研究,具体涉及以下四个内容:   第一,结合晶种法,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在的情况下,用光化学还原法成功制备出金属银纳米线,银/PVP复合纳米电缆以及银的树状纳米结构,得到了很好的结果。我们根据对不同反应时间产物透射电子显微镜的观察,提出了一种新的银纳米线形成机制。这种机理认为聚乙烯吡咯烷酮并非如文献所述只是选择性的吸附在某些晶面上,而是主要起着一种一维纳米模板的作用,为反应初期生成的银纳米颗粒提供了一个形成一维纳米结构的聚集环境。需要指出的是,由于反应中银纳米结构的生成需在紫外光的诱发下进行,所以此法在银纳米材料的图形化制备上有很好的应用前景。   第二,用简单热蒸发Zn和Sb2O3混合粉末的方法制备了双晶ZnO纳米带。合成的双晶ZnO纳米带为六方纤锌矿结构,生长方向为[-2113],宽度在80-200nm之间,长度可以达到几百个微米。EDS和STEM-HADDF分析表明双晶纳米带晶界处有Sb的富集。会聚束电子衍射实验表明双晶带两边的朝向晶界处均为O极性。根据实验结果我们提出了一种Sb诱导的双晶ZnO纳米带的生长机制。   第三.用热蒸发法成功地制备出Sb掺杂的单晶ZnO纳米带。透射电镜研究表明,产物为Sb掺杂的六方纤锌矿结构ZnO单晶纳米带。纳米带生长方向为[01-10],宽度为100-300 nm,长度可以达到几百个微米。EDS测量发现掺杂纳米带中Sb和Zn的原子比为1∶40。产物中还发现一种异质枝状ZnO纳米结构,分析发现,这种纳米结构的的主干为Sb掺杂的ZnO纳米带,生长方向为[01-10],枝则为尖晶石结构的Zn7Sb2O12,生长方向为[2-11]。根据实验结果我们分别探讨了它们的生长机理。   第四,用透射电子显微镜对几种半导体一维纳米材料进行结构表征。实验发现,生长方向为[0-110]的六方ZnS纳米带退火后会在其一侧长出直径为3-15nm的ZnS纳米棒,我们推测其生长可能与(0001)面的极性有关。另外还对CdS单晶纳米带,Si纳米线的结构和成分分布做了细致的透射电子显微研究。
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