应用多相系统制备形貌可控的金属及氧化物纳米材料

论文摘要

纳米材料是介于原子、分子与块状材料之间的尚未被人们充分认识的新领域,是纳米材料的重要组成部分,其本身的结构和特性决定了纳米材料的许多独特的性质,如表面效应、小尺寸效应和量子效应等,使其在光、电、催化等方面具有非常重要的应用前景。纳米材料的应用非常广泛,对人们的生活、生产以及经济都有重大的影响。而在制备纳米材料的众多方法中,液相法有着反应条件温和、设备简单、操作方便等明显的优势,因此通过溶液反应制备纳米粉体的研究已越来越受到关注,该领域的科研成果业已大量报道。本论文提出了在多相条件下进行化学反应直接合成无机纳米材料的新方法,该方法是将乳状液模板技术、界面生长法、沸腾回流技术、高沸点溶剂热解原理等有机结合的新尝试,能有效地实现纳米材料尺寸大小和形貌的调控,同时有望对纳米粒子的硬团聚进行有效改善。由于该方法制备纳米材料的系统是选定的多相反应系统,在反应中无需使用表面活性剂。如采用油-水两相系统,则在反应结束后,油水自然分层,废液很易回收利用,对环境不造成任何污染,所以该方法是一种有前途的合成纳米材料的绿色工艺技术,不论是对纳米基础理论的发展学还是对高新技术的开发均具有重要的意义。在此背景下,我们采用了多相反应系统,在常温常压下制备了金属以及氧化物纳米材料,在没有其他有机添加剂的情况下实现了对产物形貌和粒径的控制。本论文的主要内容包括以下几个方面:（1）非均相回流法制备氧化铜纳米线:以醋酸铜和草酸二甲酯为原料,通过乙醚-水组成两相系统,在较低的温度下回流反应制备出草酸铜纳米线,煅烧后得到氧化铜纳米线。考察了浓度、油水比例等不同的反应条件对产物形貌的影响。（2）非均相回流法制备绣球状氧化锌:以醋酸锌和草酸二甲酯为原料,通过乙醚-谁组成两相系统,在较低的温度下合成出花状和球状的氧化锌。考察了不同的两相系统、油水比例等条件对产物形貌的影响。（3）鸡蛋壳微反应器制备金属铜:以硫化钠和氯化铜为原料配成溶液,加入鸡蛋壳做成的反应器中,使其分别处在鸡蛋壳的内部和外部,通过多相渗透扩散过程使两种反应物在相界面上进行反应,合成出粒径约为100nm左右的金属铜纳米微粒,建立了一种制备铜纳米微粒的新方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料及性质
• 1.2.1 纳米材料的分类
• 1.2.2 纳米材料的特性
• 1.3 纳米材料的制备方法
• 1.3.1 纳米材料制备的物理方法
• 1.3.2 纳米材料制备的化学方法
• 1.4 纳米材料的表征方法
• 1.4.1 X射线衍射（XRD）
• 1.4.2 透射电子显微镜（TEM）
• 1.4.3 场发射扫描电子显微镜（SEM）
• 1.4.4 红外光谱（IR）
• 1.4.5 紫外可见光谱（UV-Vis）
• 1.5 纳米氧化锌、氧化铜和金属铜的应用
• 1.5.1 氧化锌的应用
• 1.5.2 氧化铜的应用
• 1.5.3 纳米铜的应用
• 1.6 本课题研究目的和主要内容
• 参考文献
• 第二章 非均相回流法制备氧化铜纳米线
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 氧化铜纳米线的制备
• 2.2.4 产品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 FT-IR分析
• 2.3.2 XRD分析
• 2.3.3 SEM分析
• 2.3.4 TEM及SAED分析
• 2.3.5 热分解性能分析
• 2.3.6 反应机理分析
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 非均相回流法制备绣球状氧化锌
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 草酸锌前驱体及氧化锌的制备
• 3.2.4 产品表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 SEM分析
• 3.3.2 EDS分析
• 3.3.3 XRD分析
• 3.3.4 FT-IR分析
• 3.3.5 固体紫外分析
• 3.3.6 荧光分析
• 3.3.7 TG-DSC分析
• 3.3.8 反应机理
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 鸡蛋壳微反应器制备纳米金属铜
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 样品的制备
• 4.2.4 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 XRD分析
• 4.3.2 形貌分析
• 4.3.3 EDS分析
• 4.3.4 反应机理
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 硕士阶段发表论文