ZnO基异质纳米结构的设计合成及其性质研究

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本论文旨在探索并利用简单的配位化学原理,在液相中合成和组装ZnO基异质结构纳米材料,发展了对异质结构纳米材料物相和形貌进行同时控制的新合成路线,并对所合成材料的微纳结构与性能之间的相关性进行了初步探讨。本论文主要内容归纳如下:1.以锌片作为基底及反应物,通过结合水热法和液相化学转化合成法,大规模地成功制备出了一种新型分级异质纳米结构——ZnO纳米棒/ZnS·(HDA)0.5杂化纳米片异质结构(HDA为1,6-己二胺)。1,6-己二胺可以与硫化锌纳米片的特定面优先配位,从而使其纵向生长速度显著低于横向扩展速度,有助于形成ZnS·(HDA)0.5杂化纳米片;1,6-己二胺通过N的配位插入纤维锌矿的夹层,形成ZnS·(HDA)0.5杂化纳米片结构。ZnS·(HDA)0.5杂化纳米片的密度和厚度可以简单地通过变换不同硫源以及直接调节1,6-己二胺和硫源的浓度来调控。产生的ZnO纳米棒/ZnS·(HDA)0.5杂化纳米片异质结构比ZnO纳米棒明显提高了水合肼的电化学催化性能。由于简单、有效,这种方法同样可以应用于制备各种具有大的晶格错配的杂化异质结构材料。2.通过两步水热法,首先在螯合剂(CH2)6N4作用下,通过液相合成制备ZnO纳米棒结构,然后在capping试剂PVP的存在下,在乙二醇/水体系中还原AgNO3,制备出ZnO纳米棒(ZnO-NRs)/Ag纳米粒子(Ag-NPs)的异质纳米结构。通过改变硝酸银的浓度来控制ZnO纳米棒上的Ag含量,并进一步影响光催化降解有机染料罗丹明B的行为,研究表明存在最佳Ag含量。这种合成方法简便易行,可以拓展到其它ZnO基贵金属或半导体异质纳米结构上的合成上。3.拓展锌片作为基底及反应物,通过两步水热法合成ZnO纳米棒(ZnO-NRs)/Ag纳米粒子(Ag-NPs)的异质纳米结构。Ag纳米粒子是通过在PVP/C6H5Na3O7·2H2O/NaBH4/H2O2体系中还原AgNO3所获得。实验结果表明:PVP分子作为capping试剂;柠檬酸盐溶液充当反应稳定剂;NaBH4作为还原剂,且通过添加双氧水来调节NaBH4的还原反应速率。通过调节反应物的浓度来控制Ag纳米粒子的形貌。研究表明了产物具有增强的光催化降解有机染料罗丹明B行为。
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