分級納米結構的形貌合成及性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，通過化學方法構筑無機材料復雜的多維、多級納米結構是有序物質(zhì)科學中的重要進展。具有這類結構的材料往往表現(xiàn)出與常規(guī)材料不同的電學、磁學、光學、熱學和力學等性質(zhì)，為深入設計和研究新型納米器件提供了物質(zhì)基礎，因此吸引了包括化學、物理學、生命科學等眾多學科的研究興趣。本論文旨在探索無機材料復雜多級納米結構與性能之間的關系，并發(fā)展溶液相合成此類結構的新途徑。詳細內(nèi)容歸納如下： (1)利用仿生礦化中表面活性劑的輔助刻蝕的方法模擬礦物在

2、形成過程中的自然環(huán)境，合成出了具有特殊殼核結構的羥基磷酸鐵。該結構不僅表現(xiàn)出一定程度的表面曲率，同時，該結構也成為已報道的眾多晶體結構中新的一員，為研究納米材料結構與性能的關系提供了新的素材。該核殼結構的形成是酸性誘導下的刻蝕與表活劑吸附保護在同一晶面上競爭的結果。通過大量的實驗優(yōu)化了反應的動力學因素，使得該結構具有良好的重復性、較高的產(chǎn)率和可操控性，為以后的性質(zhì)研究提供了保證。 (2)用水熱法合成了具有(001)高度取向的Bi

3、2S3納米帶。通過此法法合成的Bi2S3納米帶具有較的高產(chǎn)率、規(guī)則的形貌和良好的結晶性。通過觀察生成過程中的中間產(chǎn)物，Bi2S3納米帶的形成可以概括為第一階段的熱力學控制下的生長和第二階段下的動力學控制生長。通過實驗證實在生長過程中防疫體系中的氣/液界面對于帶狀的形成具有至關重要的作用。因此這一生長模型應該可以應用到其他硫化物的制備中。Bi2S3{001}、{100}和{010}面的功函數(shù)較高且表面結構單一，因此在構筑新型場發(fā)射器件上具

4、有潛在應用。除此之外，Bi2S3納米帶表面催化及吸附等性能也同樣值得關注。 (3)通過水熱法來一步合成了Bi2S3的網(wǎng)絡結構，并對其形成過程和電學性質(zhì)進行了研究。在這種網(wǎng)絡結構的形成過程中，我們發(fā)現(xiàn)了其特殊的組裝模式，即沿特定晶面的對稱生長和取向附生。此方法不需要高溫，也不需要任何模板，因此這種方法對其他硫族化合物的可控合成具有一定的借鑒意義。這種網(wǎng)絡結構由于具有長程有序的結構，因此可以用來構建新穎的納米器件，特別是場發(fā)射器件、

5、光電器件等。 (4)具有分支結構的m-BiVO4可以通過水熱法在較低溫度的條件下合成。合成過程中不需要添加任何表活劑、配體等成分，通過此法法合成的分支結構的m-BiO4具有較的高產(chǎn)率、規(guī)則的形貌和良好的結晶性。通過觀察其生成過程，分支結構的形成可以認為是m-BiVO4沿a，b，c軸方向生長速度不一致造成的。分支結構的m-BiVO4具有比傳統(tǒng)方法制備的m-BiVO4塊材更大的比表面，從而電子.空穴分散效率得到提高，因此表現(xiàn)出優(yōu)異的

6、光降解效率。分支結構的m-BiVO4還在乙醇和甲醛氣體等有毒有害氣體的檢測上有潛在的應用，并且穩(wěn)定性和可逆性都比較好。在做為鋰離子電池陽極材料時，分支結構的m-BiVO4具有相對高的放電壓和穩(wěn)定的循環(huán)性能保持能力。 (5)在碳酸鹽的礦化過程中利用光解有機小分子合成了BaCO3分級結構。這種合成方法與以往研究碳酸鹽仿生礦化所使用的方法不同，整個過程中不需要利用機添加劑來調(diào)節(jié)晶體的生長，而是利用光輻射分解有機小分子，一方面提供CO3