低維氧化鋅結(jié)構(gòu)調(diào)控及熔鹽輔助技術(shù)在納米材料合成中的應(yīng)用研究.pdf

1、低維結(jié)構(gòu)納米材料因其獨(dú)特的光、電、磁和機(jī)械性能，在納米器件和功能材料等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。通過大量文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，低維納米材料的結(jié)構(gòu)、維度、形貌、尺寸等因素對其性能有著直接影響。本文探索通過液相法，選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)體系和工藝，避免加入常用的表面活性劑、有機(jī)溶劑等模板或誘導(dǎo)劑，僅僅利用晶體自身結(jié)構(gòu)的生長特性或在煅燒體系中加入易于去除的無機(jī)熔鹽作為液相介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)對納米材料結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。 1．通過水相化學(xué)沉淀法，不加入任何有機(jī)添加劑

2、，利用晶體自身的結(jié)構(gòu)特征，成功合成出一維ZnO納米棒。以氨水作為沉淀劑，通過控制反應(yīng)溫度80℃或以上直接沉淀反應(yīng)，不經(jīng)煅燒就得到了直徑為120nm、長度為800nm～1μm、截面為六邊形的ZnO納米棒。研究了反應(yīng)條件如反應(yīng)溫度、氨水用量和煅燒溫度等對產(chǎn)物形貌和性能的影響。同時在一定的氨水用量和煅燒溫度范圍內(nèi)，產(chǎn)物呈現(xiàn)人體膚色。對一維ZnO納米棒的生長機(jī)理和著色機(jī)理進(jìn)行了討論。 2．采用熔鹽輔助技術(shù)，分別在純水體系或醇水混合體系中

3、，制備了粒徑可控、分散性較好的零維ZnO顆粒。以氨水作為沉淀劑，純水體系中70℃以下合成了不同粒徑的ZnO顆粒，研究了不同反應(yīng)條件對ZnO顆粒尺寸大小影響的規(guī)律；添加低共熔混合物可以有效減小顆粒粒徑，提高產(chǎn)物的分散性。討論了水相中ZnO的形成機(jī)理；通過反應(yīng)體系中加入一定配比低介電常數(shù)的乙醇，在醇水混合體系中獲得的前驅(qū)物輔以不同熔鹽進(jìn)行煅燒，可以對ZnO納米顆粒形貌進(jìn)行有效調(diào)控，研究表明納米ZnO顆粒粒徑隨著乙醇和熔鹽配比的增大而減小，同

4、時分散性更好。對醇水體系和熔鹽輔助在ZnO顆粒合成中的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。 3．采用硬脂酸和硅烷偶聯(lián)劑KH-570分別對納米ZnO顆粒進(jìn)行有機(jī)表面修飾，ZnO表面由親水性變?yōu)槭杷裕沂杷噪S修飾量的增加而增強(qiáng)。對修飾后的表面鍵合狀態(tài)和表面性質(zhì)進(jìn)行了分析。硬脂酸與納米．ZnO的表面羥基發(fā)生類似于羧酸與醇的酯化反應(yīng)，并以橋連的形式結(jié)合在ZnO表面；KH-570以化學(xué)鍵結(jié)合方式接枝在ZnO表面。 4．基于零維ZnO顆粒的形貌

5、可控合成，深入研究了熔鹽輔助這一共性技術(shù)在納米材料制備中的應(yīng)用，取得了一定的新穎性結(jié)果。采用不同一元熔鹽、低共熔混合物或反應(yīng)副產(chǎn)物熔鹽輔助煅燒，成功合成了In<,2>O<,3>、ZrO<,2>、NiO、Al<,2>O<,3>、MgO、Mg(OH)<,2>、TiCN及BP等其它多種納米材料。在常壓下，不添加任何表面活性劑和有機(jī)溶劑，創(chuàng)新性地采用無機(jī)ZnCl<,2>熔鹽輔助煅燒得到了高壓相六方剛玉型納米In<,2>O<,3>，并采用低共熔混