表面活性剂辅助的纳米材料的控制合成和机理研究

论文摘要

近年来，随着纳米科技的发展，发现与合成新型的、高质量、性能优异的纳米结构材料成为多学科交叉研究的热点。本论文中，我们选择了几种重要的无机物，包括铬酸盐、钨酸盐、硫化铅以及银、铜和钯等金属，利用表面活性剂辅助的水溶液方法，成功合成了包括纳米棒、空心纳米球、枝晶、星状纳米颗粒、纳米立方块以及金属核-壳结构等多种形态的纳米和微米结构，系统研究了它们的形成机理和发光特性。 在第一章中，我们简要介绍了纳米科技领域的发展状况及研究现状，概括了几种通常使用的纳米材料制备方法，如水溶液法、非水溶液法、水热／溶剂热法以及模板法等，阐述了表面活性剂在纳米材料制备中的作用与应用。 作为半导体化合物，PbS由于具有窄的带隙能（0.41ev）和大的激子波尔半径（18nm），而成为一种重要的半导体材料。在第二章中，我们利用表面活性剂辅助的水溶液回流法成功地合成了单晶PbS纳米和微米结构，包括星状枝晶、多角的颗粒、去角的立方块（十四面体）和纳米立方块。星状PbS枝晶具有新颖结构：沿晶体的<100>方向生长出6个形态和大小均等的“枝”，每个“枝”具有一个“主干”，每个“主干”上又生长出4排相互垂直的“分枝”，每排“分枝”由相互平行的“纳米棒”组成，每个“纳米棒”垂直于“主干”。典型的PbS枝晶是在以下条件下合成的：分别以Pb（AC）2和硫代乙酰胺（TAA）作为反应的前躯体，摩尔比Pb（AC）2／TAA=2／1，初始反应温度80℃，100℃回流30分钟，表面活性剂为3g CTAB／100mL。去角的立方块（十四面体）具有丰富的{100}面，具体的典型合成条件为：摩尔比Pb（AC）2／TAA=1／3，初始反应温度40℃，100℃回流12小时。通过对PbS结构演化的系统研究，我们提出了PbS纳米—和微米结构形成的机理。具有面心立方结构的PbS纳米结构的形状主要是由晶体沿<100>和<111>方向生长速率的比值R决定的。在PbS成核的早期阶段，Pb（AC）2／TAA摩尔比和初始反应温度影响R值，并影响PbS的最终形态。在现有的实验条件下，我们可以通过调节Pb（AC）2／TAA摩尔比、初始反应温度和反应时间控制PbS纳米晶的形态，通过形态演化的系统研究，该方法有望用于其它具有面心立方结构

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第一节 纳米科技的现状与进展
• 第二节 纳米结构的基本理论和性能
• 第三节 纳米材料的应用前景
• 第四节 纳米材料的制备方法
• 第五节 表面活性剂在纳米材料制备中的应用
• 第六节 选题意义及研究内容
• 参考文献
• 第二章 高质量PbS纳米结构的制备及其演化过程
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 PbS枝晶的制备
• 2.2 样品的表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 PbS枝晶的形貌和结构
• 2/TAA摩尔比和初始反应温度对PbS形态的影响'>3.2 Pb（AC）₂/TAA摩尔比和初始反应温度对PbS形态的影响
• 3.3 PbS纳米晶的形态演化
• 3.4 PbS纳米立方块的形成
• 3.5 XRD测量和荧光光谱
• 3.6 PbS纳米和微米结构形成的机理
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 金属纳米结构的制备与表征
• 第一节 Ag纳米棒与纳米线的制备与表征
• 1 引言
• 2 试验部分
• 3结果与讨论
• 4 本节小结
• 第二节 Cu纳米结构的制备与表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 第三节 Pd纳米微米结构的制备与表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 第四节 本章总结
• 参考文献
• 第四章 异质种子生长法合成双金属Cu@Pd核壳纳米结构
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 Cu纳米立方块的制备
• 2.2 Cu/Pd核壳纳米结构的制备
• 2.3 样品的表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 Cu纳米立方块的形貌
• 3.2 影响Cu纳米立方块形貌的因素
• 3.3 Cu@Pd核-壳纳米结构的形成
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 表面活性剂辅助的铬酸盐和钨酸盐纳米晶的合成与表征
• 4纳米棒的控制合成'>第一节 PbCrO₄纳米棒的控制合成
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 4纳米晶的制备与表征'>第二节 BaCrO₄纳米晶的制备与表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 4纳米和微米结构的形成与机理研究'>第三节 PbWO₄纳米和微米结构的形成与机理研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 4纳米空心球的制备与表征'>第四节 BaWO₄纳米空心球的制备与表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 4 本节小结
• 第五节 本章总结
• 参考文献
• 第六章 总结
• 致谢
• 博士期间发表的代表性论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表