准一维无机纳米材料的化学液相合成、表征及性质研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zengyuzhuo
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在水热和溶剂热方法制备纳米材料的基础上,我们合成出了立方相SiC纳米线、纳米带、纳米针,单晶Te纳米管、纳米线,单晶Se纳米管,Te/C和碲化物/C纳米电缆,并深入研究了它们的生长机理和相关性质。主要内容总结如下:(1)通过一种简单的水热反应,应用Na2TeO4·2H2O作为碲源,甲酰胺作为还原剂,制备出了单晶Te纳米管。这些纳米管直径在200到600nm范围,长度在4到15μm范围。一系列的电子显微镜观察结果显示当前的碲纳米管的生长遵循一种成核—溶解—重结晶的过程:首先,在水热的体系中生成了球形的Te纳米颗粒;接着,这些球形颗粒在反应溶液中逐渐溶解;溶解产生的Te原子重新传输到球形颗粒的表面并生长成为一种槽形的纳米棒;最终,槽形的纳米棒发育成为纳米管。研究结果发表在Cryst.Growth Des(2005,5,325)上,审稿人认为这是一种新的有趣的碲纳米管合成方法,其新颖的生长机理为其他的纳米管材料的合成提供了一定的指导作用。(2)在无表面活性剂、高聚物、外力(比如超声)引导纳米颗粒生长的条件下,只靠简单的水热反应制得了单晶六方相Se纳米管。一系列的电子显微镜表征结果证明Se纳米管的生长遵循一种成核—溶解—重结晶的过程。在这种生长机制中,反应的初始阶段,六方Se纳米颗粒首先出现在水热体系中,接下来,小的纳米颗粒逐渐溶解,而大的纳米颗粒则逐渐长大成为微米球。然后,这些微米球逐渐的溶解,而溶解到溶液当中的Se原子又会重新传输到微米球的表面上,并重新结晶。在这种溶解—重结晶的过程中,微米球逐渐的发育成了一种槽形的纳米结构。通过消耗微米球溶解产生的Se原子,纳米槽可以沿着管轴和圆周两个方向生长,直到长成完整的纳米管。研究发现,反应温度和PH值大大地影响着这种生长过程。通过调节反应温度和NaOH浓度,Se纳米管、纳米线、微米棒、多孔微米管以及多面体可以被控制地合成出来。该工作发表在Cryst.Growth Des(2006,6,577)上,审稿人认为这是一个原创性的硒纳米管合成工作,方法简单,且细致的观察到了硒纳米管的生长过程,并提出了一种新颖的生长机制。(3)通过使用维生素C作为还原剂,Na2TeO3作为碲源,十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)作为结构导向剂,发展了一种低温、绿色的合成路线成功地制备出了直径只有7nm的超细的Te纳米线。Te纳米线的形貌强烈的受到CTAB浓度、反应时间、还原剂种类的影响。一种表面活性剂协助的固—液—固的生长机制被提出来解释这些超细的Te纳米线的形成过程。这些直径7nm的超细的Te纳米线显示出一种强烈的蓝紫色发光现象。该工作发表在Cryst.Growth Des(2006,6,2567)上,审稿人认为这是一篇系统的研究碲纳米线的工作,实现了对碲纳米线尺寸的控制,观察到了超细迪纳米线的光致发光现象,证实了碲纳米线的生长遵循固—液—固的生长机制。(4) 160℃水热体系中,通过金属盐与Te/C核壳纳米材料反应,发展了一种普适的路线用来合成碲化物/C核壳纳米材料。这些合成出来的碲化物/C核壳纳米材料具有亲水的、有机官能团覆盖的表面。(5)以CH3OCH2CH2OCH3为碳源,SiCl4为硅源,金属镁为还原剂成功地制备出了波浪形的碳纳米管包裹的碳化硅纳米颗粒复合纳米材料。根据X射线衍射表征,产品含有碳和碳化硅。TEM和HRTEM照片显示这种复合纳米材料是由两部份构成的:外层是分叉的波浪形的碳纳米管,内部是碳化硅颗粒。这些碳化硅颗粒直径一般有20-40nm,碳纳米管的壁厚大约3-5nm。Raman光谱显示,碳化硅纳米颗粒的TO和LO峰位和其宏观材料相比均红移了约6cm-1。室温PL谱显示该复合材料有两个发射峰:431nm处的蓝色光和414nm处的紫色光。一种连续的沉积生长机制被提出去解释这种复合纳米材料的形成过程。研究结果发表在J.Phys.Chem.B 2005,109,13200上,审稿人认为这是一种非常有趣的复合纳米结构,作者详尽的表征了这种材料的结构和光学性质,这种材料可能具有广泛的应用前景。(6)通过CH3CH2OH,SiCl4和金属Li在高压釜中600℃反应,成功地制备出了结晶的SiC纳米带。X—射线衍射显示产品是立方相SiC。电子显微镜表征显示纳米带的宽度大约为50-200nm范围,厚度大约有20-60nm,长度有几十微米。这些结晶的SiC纳米带具有其特有的光致发光和Raman光谱。一种可能的Li协助的生长机制被提出去解释这些纳米带的形成。研究结果发表在J.Phys.Chem.B 2004,108,20102上审稿人认为这是首次合成碳化硅单晶纳米带,是一项非常有趣且有意义的工作。(7)发展了一种低温的Mg协助的共还原路线用来大量合成阵列的SiC一维纳米材料。通过仔细调节反应的条件,阵列的SiC纳米线、纳米针、纳米带可以被控制地合成出来。仔细地研究了这些阵列的一维纳米结构可能的生长机制。X—射线衍射,傅立叶红外吸收,扫描和透射电子显微镜被用来去调查这些阵列的一维纳米结构。场电子发射测量显示这些阵列的一维SiC纳米线、纳米针、纳米带具有较好的场电子发射性质。审稿人认为这足一种新的阵列的碳化硅一维纳米结构的合成方法,简单,温度低,是一项很有意义的工作。
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