过渡族及稀土金属硫化物合成和生长机理研究

论文摘要

IVB族和VB族过渡金属硫化物和稀土金属硫化物是具有特殊的结构和化学与物理性质的化合物。这类化合物在纳米激光器、固体润滑剂、催化剂、储氢材料和场发射材料等方面都有着广泛的应用前景。因此,合成及制备高品质的有应用潜力的金属硫化物已经成为目前科学研究的热点之一。近几年,过渡金属硫化物的场发射性质吸引了科学家的注意。人们不断尝试在保证获得场发射有序阵列的基础上,降低阵列与基底的电阻。稀土金属硫化物受人瞩目的则是光学性能。本文利用CVT法合成了金属硫化物纳米带和纳米线阵列,同时尝试利用高温高压合成法成功获得了金属硫化物纳米带和稀土硫化物产物。第一章介绍了IVB族和VB族过渡金属硫化物和稀上金属硫化物的研究现状、主要合成方法和发展前景。第二章介绍了CVT法合成ZrS3、HfS3和NbS3一维纳米带材料,详细讨论了反应温度、时间、温度梯度及升温速度对产物的影响,并通过分析纳米带的Raman光谱得到了纳米带生长取向的证据。在第二章实验结果的基础上,第三章利用CVT法合成了NbS3和NbS2纳米线阵列及NbS2薄层。通过调节反应参数和改变起始原料处理工艺,对纳米线阵列的形貌和尺寸进行了有效控制,了解了纳米线阵列的生长机制。第四章介绍了高温高压法合成TiS3纳米带块材和Nd2S3的实验,反应条件分别为2GPa,600℃,60小时和2GPa,1000℃,15小时。讨论了反应压力、温度和时间对产物的影响,证明高压有利于抑制起始反应物的外逸和分解,因此,高压的使用可以使一些热学不稳定的化合物直接使用于反应物。第五章是结论和展望。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 IVB族和VB族过渡金属硫化物结构和性质
• 1.2.1 IVB族和VB族过渡金属硫化物的结构
• 1.2.2 IVB族和VB族过渡金属硫化物的性质和应用
• 1.3 IVB族和VB族过渡金属硫化物材料的合成
• 1.3.1 元素直接合成法
• 1.3.2 化学气相沉积
• 1.3.3 气-固复分解反应
• 1.3.4 液相溶剂热方法
• 1.4 IVB族和VB族过渡金属硫化物纳米材料的合成
• 1.4.1 纳米科技简介
• 1.4.2 IVB族和VB族过渡金属硫化物低维纳米材料的合成
• 1.4.3 IVB族和VB族过渡金属硫化物一维纳米阵列的合成
• 1.5 稀土金属硫化物的结构和合成
• 1.5.1 稀土金属硫化物的结构
• 1.5.2 稀土金属硫化物的合成
• 1.6 本课题的选题目的、意义和主要结果
• 1.7 本论文涉及的主要仪器
• 第二章 一维过渡金属硫化物纳米带合成
• 2.1 引言
• 2.2 IVB族金属硫化物纳米带的合成
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.3 反应机理和反应参数的影响
• 2.2.4 拉曼光谱
• 2.3 VB族金属硫化物纳米带的合成
• 2.3.1 实验部分
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.3 反应参数选择
• 2.3.4 拉曼光谱
• 2.4 本章小结
• 第三章 硫化铌一维纳米线阵列的合成
• 3.1 引言
• 3纳米线阵列的合成'>3.2 三硫化铌NbS₃纳米线阵列的合成
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果表征
• 3.2.3 反应参数对实验的影响
• 3.2.4 反应机理讨论
• 2纳米线阵列的合成'>3.3 二硫化铌NbS₂纳米线阵列的合成
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 结果表征
• 2薄层的合成'>3.4 二硫化铌NbS₂薄层的合成
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 结果表征
• 3.4.3 反应参数对产物的影响
• 3.4.4 机械摩擦的作用
• 3.5 本章小结
• 第四章 金属硫化物的高温高压合成
• 4.1 引言
• 3纳米带块材的高温高压合成'>4.2 TiS₃纳米带块材的高温高压合成
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果表征
• 4.2.3 反应条件对产物的影响
• 2S₃的高温高压合成'>4.3 稀土金属硫化物Nd₂S₃的高温高压合成
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 结果表征
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读博士学位期间发表论文
• 中文摘要
• Abstract