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纳米材料和纳米技术是近年来迅速兴起的高科技领域,它集中体现了小尺寸、复杂构型、高集成度和强相互作用以及高表面积等现代科学技术发展的特点。纳米科学的核心就是旨在合成性能优异的纳米材料、设计和制造各种纳米器件和装置、探测和分析纳米区域内的物质的性能与现象。纳米材料的制备方法很多,但以不同的制备技术用来制备同一种材料,制成材料的性能亦有较大的差别。开发新的制备方法和技术对纳米材料科学的研究具有重要意义。本论文采用光化学技术和模板结合的方法合成了S、Se化物半导体纳米材料和金属纳米材料;并将合成的金属及半导体纳米材料进行有关复合物的组装,初步探索了它们的实际应用,表明所制备及组装的各种材料具备潜在的应用价值。本论文主要的研究及其成果如下:
1.光化学诱导合成Bi2Se3纳米粒子和纳米棒采用光化学的方法,以抗坏血酸(Vc)为还原剂,成功制备了Bi2Se3的纳米粒子,并且在模板的存在下,利用光照法与模板的结合成功地制成了Bi2Se3的纳米线。同时,对还原剂、配位剂、pH值的影响进行了较详细地研讨。
2.光化学诱导合成及模板方法组装CdSe,PbSe纳米半导体采用紫外光辐射的方法,在配位剂的存在下,成功合成了硒化镉(CdSe)、硒化铅(PbSe)方片状的纳米粒子。探讨了所制得的纳米粒子的形态、尺寸、光学性质及粒子的量子效应,初步阐明了它们的生长机理。并在此基础上,又结合氧化铝模板技术,在模板中合成了硒化镉、硒化铅的纳米线,对纳米线的光学性质进行了研究。
3.光化学诱导合成及结合模板技术组装Bi2S3纳米半导体用光化学辐射制备了Bi2S3纳米纤维状晶体材料;对生成材料的各种条件进行了深入的讨论;并且详细探讨了其生成机理。采用模板技术将Bi2S3晶体沉积到模板的表面,形成一层形如花瓣状的有序的纳米晶体阵列。
4.光化学诱导模板法合成Au,Ag贵金属纳米材料模板合成贵金属纳米线的研究,以往报道的文献中主要是采用电化学方法进行沉积。由于紫外光辐照对贵金属纳米晶体的生成具有良好的作用,因此本论文采用光化学方法结合模板技术合成了贵金属Au、Ag纳米线。实验结果证实了所设计的合成路线是行之有效的。
5.金属氧化物纳米管表面金胶的组装利用溶胶-凝胶法在模板中制备了半导体金属氧化物如TiO2、ZrO2的纳米管阵列和尺寸为15nm金胶粒子,然后成功地把金胶粒子组装到氧化物纳米管的表面,制备了一种粒子在管的表面高度分散、均匀排布的无机复合材料。此氧化物管和金属材料的复合在目前的纳米材料制备中是首次报道的。此材料修饰在电极上,结果表明这种高分散表面的组装材料具有优良的电化学催化性能。