金屬氧化物和硒化物的三維多級微納結(jié)構(gòu)的化學(xué)合成與組裝.pdf

1、本論文發(fā)展了液相化學(xué)合成與同步組裝的方法，提出了一系列合成三維分級結(jié)構(gòu)的新思路，并在合成金屬氧化物和硒化物功能納米材料的實踐中取得了重要進展。其中通過調(diào)控實驗參數(shù)來控制晶體生長模式制備了一系列的PbSe和CdSe三維分級結(jié)構(gòu)；利用前驅(qū)物模板熱轉(zhuǎn)化法獲得了Co<,3>O<,4>三維分級組裝結(jié)構(gòu)；設(shè)計了一種新穎的囊泡模板界面反應(yīng)路線，通過軟模板誘導(dǎo)實現(xiàn)了以納米立方塊為構(gòu)筑單元組裝成的In(OH)<,3>空球，并通過熱解獲得In<,2>O<,

2、3>空結(jié)構(gòu)；利用產(chǎn)物晶體生長的各向異性，發(fā)展了一種簡單有效的自生成模板誘導(dǎo)組裝路線實現(xiàn)了空心海膽狀α-MnO<,2>分級結(jié)構(gòu)的合成。本論文的主要內(nèi)容歸納如下： 1.作者利用溶液相化學(xué)合成與同步組裝的方法，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)來控制反應(yīng)體系中Se<'2->的產(chǎn)生速率，從而控制硒化物的成核和生長速度，獲得了PbSe和CdSe材料的一系列微米/亞微米三維多級結(jié)構(gòu)：(a)通過選用不同的硒源在丙三醇．水混合溶液體系中合成出兩種不同三維形貌的P

3、bSe微晶。其中，以SeO<,2>作硒源、水合肼作還原劑合成出了具有對稱性的多級樹枝狀結(jié)構(gòu)；以Se粉作硒源不使用還原劑則合成出骰子狀PbSe微米結(jié)構(gòu)。對此，我們提出了相應(yīng)的形成機理。(b)我們通過調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中氨水(25％NH<,3>)的加入量獲得了棒狀、穗狀以及管簇狀的CdSe亞微米組裝結(jié)構(gòu)；其中氨在合成體系中扮演雙重角色：為Se<'2->的形成提供堿性環(huán)境并為Cd<'2+>提供配體。這種合成方法為制備CdSe半導(dǎo)體材料的組裝體提供了

4、一種操作簡單、反應(yīng)溫和且重復(fù)性好的途徑。 2.作者利用前驅(qū)物模板熱解的方法實現(xiàn)了無機納米材料的定向合成與組裝。利用前驅(qū)物和目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特點，通過選擇、合成適當(dāng)?shù)那膀?qū)物作為模板并經(jīng)熱轉(zhuǎn)化獲得了目標(biāo)產(chǎn)物的納米組裝體。我們利用鈷鹽(CoCl<,2>·6H<,2>O)和尿素在不同溫度下(100℃，140℃和180℃)的簡單水熱反應(yīng)合成出三種新型堿式碳酸鈷的組裝結(jié)構(gòu)；然后以堿式碳酸鈷的組裝結(jié)構(gòu)為前驅(qū)物模板，通過在空氣中加熱裂解，獲得了相

5、應(yīng)的Co<,3>O<,4>的三維有序分級組裝結(jié)構(gòu)。 3.作者設(shè)計了一種新穎的囊泡模板界面反應(yīng)路線，通過軟模板誘導(dǎo)實現(xiàn)了以納米立方塊為構(gòu)筑單元組裝成三維空球結(jié)構(gòu)：即在“甲酰胺-間苯二酚-水”反應(yīng)體系中通過反應(yīng)過程中生成的囊泡模板的誘導(dǎo)作用，獲得了由單晶納米立方塊組裝成的In(OH)<,3>空心微球。隨后，通過在空氣中熱處理In(OH)<,3>空球樣品，我們還獲得了In<,2>O<,3>空心微球，且In<,2>O<,3>空心微球樣品

6、顯示出了良好的光催化活性和氣體敏感性。 4.作者利用產(chǎn)物晶體生長的各向異性，發(fā)展了一種簡單有效的自生成模板誘導(dǎo)組裝路線，在不使用任何外加模板和表面活性劑的條件下，實現(xiàn)了一維納米結(jié)構(gòu)在三維空間的自組裝。在溶液相中溫和還原的反應(yīng)路線和低溫晶化相結(jié)合獲得了大量的空心海膽狀α-MnO<,2>納米組裝體，并且通過對不同反應(yīng)階段產(chǎn)物的結(jié)晶性和形貌演變的監(jiān)測證實了空心海膽狀α-MnO<,2>納米組裝體的形成機理。這種特殊結(jié)構(gòu)的α-MnO<,2