论文题目: 低维功能纳米材料的液相合成、表征与性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 化学
作者: 孙晓明
导师: 李亚栋
关键词: 水热合成,纳米结构,层状结构,模板法,生物兼容性
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 纳米粒子的调控合成是纳米科技发展的重要组成部分,是探索纳米结构性能及其应用的基础。本论文就低维功能纳米材料的液相化学调控合成进行研究,探讨了晶体对称性与产品结构以及性质的相关性,发展出核壳结构功能纳米颗粒合成的新方法。在探索低维功能纳米材料的维度与形貌控制方面,通过钛酸盐纳米管、纳米带、纳米片等系列纳米结构的调控合成,证实了层状结构与单晶结构的纳米管形成的相关性,澄清了“TiO2纳米管”的结构鉴定及其形成机制的模糊认识。并通过调控合成具有不同结构对称性的CaF2、ZnO、GaOOH等纳米晶,揭示了纳米晶生长行为与晶体结构对称性间的相关性。将金属氯化物盐类的水解反应与葡萄糖的碳化反应在水热条件下串联,实现了氧化物纳米材料为核、含碳多聚糖材料为壳(oxide@C)的纳米核壳结构的一次合成。然后将该方法扩展到Fe3O4等纳米颗粒的“后合成”包覆,并实现了上述核壳结构向空心及复合结构的转化。不添加其他反应物,利用葡萄糖的水热碳化反应合成了单分散含碳多聚糖微球,以其为前驱,与贵金属粒子构建了核壳结构;并以其为模板,发展出一种制备氧化物、氮化物空心球的新方法。这些空心球表现出特征的气敏、光学等特性。将碳化反应与贵金属离子的还原反应偶联,实现了贵金属纳米颗粒为核,含碳多聚糖为壳的纳米结构的调控合成。在PVP调控下,实现了Ag纳米颗粒为核,含碳多聚糖为壳(Ag@C)核壳结构纳米球和具有不同截面对称性的一维纳米电缆的调控合成。发现了圆柱形Ag纳米线的特征表面等离子体共振吸收,证实了理论预言,提出了非晶层包覆诱导的圆柱形纳米结构的合成机理。通过葡萄糖碳化反应生成的含碳多聚糖壳层具有丰富的表面活性基团和生物兼容性,为无机功能纳米材料在纳米生物技术领域的应用提供了新途径。
论文目录:
第1章 引言
1.1 课题背景
1.2 合成技术分析
1.3 纳米晶合成的动力学分析
1.3.1 成核阶段的控制
1.3.2 生长阶段的控制
1.3.3 熟化过程的控制
1.4 机遇与挑战
1.4.1 合成新方法探索
1.4.2 纳米结构与晶体结构的对应关系
1.4.3 复合纳米结构的构建
1.5 本文选题思路及主要工作
第2章 钛酸盐纳米结构的控制合成
2.1 引论
2.2 钛酸盐纳米管的合成与表征
2.2.1 试验方法
2.2.2 纳米管的表征与结果讨论
2.2.3 离子交换的纳米管的磁/光特性
2.2.4 纳米管的储氢性能
2.2.5 本节小结
2.3 钛酸盐纳米片的合成与表征
2.3.1 纳米管合成工艺的改进与纳米片的选择性合成
2.3.2 结果与讨论
2.3.3 纳米管与纳米片作为催化性载体的应用
2.4 纳米带的合成与表征
2.4.1 钛酸钠纳米带的合成
2.4.2 钛酸钠纳米带的结构表征
2.4.3 钛酸钾纳米带的合成
2.4.4 钛酸钾纳米带的结构表征
2.4.5 纳米带的光学特性表征
2.5 本章小结
第3章 几种低维功能纳米材料的控制合成
3.1 引论
3.2 CaF_2 纳米立方体的合成与表征
3.2.1 纳米立方体合成现状
3.2.2 试验方法
3.2.3 结果与讨论
3.3 ZnO 纳米棒的液相合成
3.3.1 ZnO 纳米棒液相合成现状
3.3.2 试验方法
3.3.3 结果与讨论
3.4 气化氧化法制备ZnO 微米晶须
3.4.1 高温气相反应制备 ZnO 晶须现状
3.4.2 试验装置及方法
3.4.3 结果分析及机理讨论
3.4.4 气相氧化法制备ZnO 晶须规律小结
3.5 GaOOH 纳米棒
3.5.1 试验方法
3.5.2 结果与讨论
3.6 本章小结
第4章 Oxide@C 纳米核壳结构
4.1 引论
4.2 反应路线设计
4.2.1 串联反应制备Oxide@C 纳米核壳结构
4.2.2 “后合成”法制备Oxide@C 纳米核壳结构
4.3 试验方法
4.3.1 偶联包覆
4.3.2 “后合成法”包覆
4.3.3 核壳结构的转化
4.4 结果与讨论
4.4.1 Sb_sO_(11)Cl_2@C 纳米结构的表征与转化
4.4.2 BiOCl@C 纳米结构的表征与转化
4.4.3 SnO_2@C 纳米结构的表征与转化
4.4.4 Fe_3O_4@C 纳米结构的表征
4.4.5 FeOOH@C 纳米结构的表征
4.4.6 Ln(OH)_3@C 纳米结构的表征
4.4.7 其他纳米核壳结构
4.4.8 氧化-还原法制备纳米核壳结构
4.5 纳米核壳结构形成的理论分析与结论
第5章 含碳多聚糖微球的合成及其作为模板的应用
5.1 引论
5.2 含碳多聚糖微球的合成与表征
5.2.1 试验方法
5.2.2 合成参数分析
5.2.3 微球生成机理探讨
5.2.4 微球的红外表征
5.2.5 贵金属粒子在微球表面的镶嵌
5.2.6 产物不是纯粹的碳的证明
5.2.7 小结
5.3 含碳多聚糖空心微球的合成与表征
5.3.1 试验方法
5.3.2 结果与讨论
5.3.3 贵金属粒子在空心球表面的镶嵌
5.3.4 空心球形成机理探讨
5.3.5 小结
5.4 以含碳多聚糖微球为模板制备Ga_2O_3及GaN空心球
5.4.1 引言
5.4.1 试验方法
5.4.2 结果与讨论
5.4.3 小结
5.5 其他氧化物空心球的合成
5.5.1 试验方法
5.5.2 氧化物空心球的表征
5.5.3 不同方法合成 TiO_2 空心球的比较
5.5.4 ZrO_2 空心球及其海绵体的制备
5.5.5 SnO_2 空心球的合成及其气敏特性表征
5.5.6 SnO_2 多孔膜的制备
5.5.7 失败的例子
5.6 本章小结
第6章 Ag@C 纳米电缆与纳米球的合成与表征
6.1 引论
6.2 Ag@C 纳米球/纳米颗粒的合成与表征
6.2.1 试验方法
6.2.2 结果与讨论
6.2.3 小结
6.3 Ag@C 纳米电缆的合成与表征
6.3.1 反应路线设计
6.3.2 试验步骤
6.3.3 结果与讨论
6.3.4 产品特性
6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢与声明
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
附录
发布时间: 2006-06-29
参考文献
- [1].二氧化锡纳米材料的低温液相法合成及其光催化性能研究[D]. 王晶.西北工业大学2017
- [2].超重力技术构建有机小分子纳米材料及其性能研究[D]. 吴凯.北京化工大学2018
- [3].二维过渡金属硫族化合物纳米材料在生物医学中的应用[D]. 刘腾.苏州大学2017
- [4].ZnO纳米材料的表面修饰及其光电化学性能研究[D]. 张云龙.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)2018
- [5].铋基光热纳米材料的制备与肿瘤多模式成像和热化疗研究[D]. 李正林.哈尔滨工业大学2018
- [6].新型功能化二维二硫化钼纳米材料的制备及其在蛋白质组中的应用研究[D]. 夏朝双.西北大学2018
- [7].基于九种纳米材料的电化学传感研究[D]. 杨子印.西北大学2018
- [8].光学纳米材料的制备与miRNA传感研究[D]. 王丹晨.南京大学2012
- [9].纳米材料对细胞染色质结构和组蛋白修饰的影响研究[D]. 高飞.武汉大学2016
- [10].铁系金属磷化物基功能纳米材料的可控制备及其性能研究[D]. 王纯德.中国科学技术大学2017