特殊納米結(jié)構(gòu)的水熱-溶劑熱制備與表征.pdf

1、依據(jù)大量的文獻(xiàn)調(diào)研，作者首先對(duì)納米材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用、制備方法和發(fā)展前景加以概述。本工作以無(wú)機(jī)納米功能材料為研究對(duì)象，通過(guò)水熱/溶劑熱合成路線成功地合成了諸如a-MnS球、花狀ZnO納米薄膜、Zn<,x>Cd<,1-x>S分級(jí)結(jié)構(gòu)等特殊納米結(jié)構(gòu)。另外，從納米結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)行為的關(guān)系和特殊納米結(jié)構(gòu)探索出發(fā)，作者著重致力于水熱/溶劑熱合成特殊納米結(jié)構(gòu)過(guò)程中生長(zhǎng)機(jī)制的探索和產(chǎn)物性能的研究。全文主要的內(nèi)容歸納如下： 1．兩步溶劑熱法合成

2、a-MnS球：生長(zhǎng)機(jī)制及性能研究在未使用表面活性劑的情況下通過(guò)一步和兩步溶劑熱法成功地合成出了三種外觀形貌各異的a-MnS球形結(jié)構(gòu)。X-射線衍射分析和場(chǎng)發(fā)射電子掃描照片顯示，我們所制得的樣品為特殊形貌的立方相a-MnS球形結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，我們研究了這幾種球形結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理。由于采用分步控制和使用簡(jiǎn)單的溶液配比，兩步溶劑熱能夠給予我們更多關(guān)于形成過(guò)程的細(xì)節(jié)，它有助于我們分析認(rèn)識(shí)溶劑熱合成，此種方法有望在將來(lái)擴(kuò)展用來(lái)設(shè)計(jì)合成其它具有

3、特殊結(jié)構(gòu)的金屬硫化物，硒化物等。通過(guò)對(duì)比分析結(jié)果顯示，模板導(dǎo)向生長(zhǎng)和奧斯瓦爾德熟化過(guò)程在溶劑熱合成過(guò)程中分別發(fā)揮不同的作用。此外，紫外一可見(jiàn)光光譜分析表明這三種球形結(jié)構(gòu)在最大吸收值上相同(大約365nm)，但是它們的吸收強(qiáng)度則完全不同。 2．在鋅襯底上液相外延生長(zhǎng)花狀ZnO納米薄膜及光學(xué)性能研究利用簡(jiǎn)單的水熱合成路線成功地在鋅襯底上液相外延生長(zhǎng)出大規(guī)模的花狀ZnO納米薄膜。通過(guò)X-射線衍射分析譜，場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡和高分辨透射電

4、子電鏡分析了樣品的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示這些花狀納米薄膜是由寬200-300 nm，厚50 nm的六方相單晶ZnO納米片組成。通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間，溫度以及溶液的PH值等反應(yīng)條件，分析了花狀ZnO納米薄膜形成的機(jī)理及影響因素，其中H<,2>O<,2>輔助水熱氧化形成的ZnO峰丘狀緩沖層對(duì)花狀ZnO納米薄膜的形成起到至關(guān)重要的作用，并提出這種簡(jiǎn)單的H<,2>O<,2>輔助水熱氧化方法制備花狀納米薄膜的新方法可以被擴(kuò)展為合成其他氧化物，如Ti

5、O<,2>，CdO等。另外，光致發(fā)光光譜和紫外一可見(jiàn)光吸收光譜測(cè)試表明，我們合成的花狀ZnO納米薄膜只有一個(gè)中心為386nm的尖銳的紫外發(fā)光峰，在383nm處光吸收明顯。 3．納米Zn<,x>Cd<,1-x>S復(fù)雜分級(jí)結(jié)構(gòu)的混合溶劑熱合成及光學(xué)性能研究以Zn(CH<,3>COO)<,2>·2H<,2>O和3CdSO<,4>·8H<,2>O為金屬源，以硫脲為S源，在水和二乙烯三胺混合溶劑體系中，合成出了納米Zn<,x>Cd<,1

6、-x>S分級(jí)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，改變不同Zn/Cd陽(yáng)離子的摩爾比可以達(dá)到調(diào)控產(chǎn)品的形貌和性能的目的。 XRD測(cè)試表明，隨著Zn含量的增加，其XRD譜圖的峰位發(fā)生規(guī)律性的移動(dòng)，樣品的晶格常數(shù)(a，c)值則線性減小，這一變化規(guī)律與Vegard定律一致。XPS分析則進(jìn)一步確認(rèn)了Zn<,x>Cd<,1-x>S納米晶體的存在。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡和高分辨透射電子電鏡分析了樣品的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。隨著Zn含量的減少，樣品的形貌由納米棒組成的