功能氧化物材料微-納米結(jié)構(gòu)控制合成與性能研究.pdf

1、本論文采用水熱合成及前軀體合成制備了多種氧化物半導(dǎo)體納米/微米結(jié)構(gòu)，探討了產(chǎn)物的形成機理，并對產(chǎn)物進行初步的性能探索。在十六烷基三甲基溴化銨的輔助下，通過形成前驅(qū)物Cu2 (OH)3Br 制備了具有正交交錯層結(jié)構(gòu)的氧化銅納米線陣列，探討了這種三維結(jié)構(gòu)的形成機理并研究了產(chǎn)物的氣敏性質(zhì)；采用聚乙二醇作為形貌引導(dǎo)，在不同聚乙二醇分子量的體系中實現(xiàn)了氧化銅海膽狀實心球到海膽狀核殼結(jié)構(gòu)的可控合成，對該兩種形貌的產(chǎn)物進行了電化學(xué)生物傳感性能的探索并

2、分析了其性能差異的原因；采用微乳液法，在油包水的體系中通過一個前軀體的方法，合成了由納米片組成的具有三維超結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷。
　　 本論文的主要內(nèi)容歸納如下：
　　 1.在濃度極高的十六烷基三甲基溴化銨的水溶液中，通過醋酸銅的雙水解，制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的堿式溴化銅前軀體，利用氫氧化銅和堿式溴化銅溶解性的差異，通過加入氫氧化鈉制備了具有正交交錯層結(jié)構(gòu)的氫氧化銅納米棒，以這些具有交錯層結(jié)構(gòu)的氫氧化銅再一次作為前軀體，在空氣中

3、200攝氏度進行熱處理獲得了形貌保持的氧化銅微結(jié)構(gòu)。該氧化銅微結(jié)構(gòu)在組裝成氣敏傳感器時對目標(biāo)氣體乙醇和丙酮有著兩倍于氧化銅納米顆粒的傳感效果，并且在50-500ppm的乙醇濃度范圍內(nèi)具有線性響應(yīng)，據(jù)此作出的工作曲線可以對乙醇進行定量檢測。取得的研究成果發(fā)表在Crystal Growth & Design 雜志上。
　　 2.發(fā)展了聚乙二醇一步法制備氧化銅的反應(yīng)體系，通過使用不同分子量的聚乙二醇，控制合成了具有海膽狀的氧化銅實心結(jié)

4、構(gòu)和核殼結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明聚乙二醇的分子量對形貌有著決定性的影響，當(dāng)分子量為20000時，產(chǎn)物為海膽狀的核殼結(jié)構(gòu)，而當(dāng)分子量為400時，產(chǎn)物為海膽狀實心球結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的不同主要是由于體系粘度的不同導(dǎo)致的反應(yīng)速率不同和空間位阻效應(yīng)的不同造成的。在對該兩種結(jié)構(gòu)進行電化學(xué)生物傳感性能的探索中我們發(fā)現(xiàn)，核殼結(jié)構(gòu)的氧化銅對所加入的濃度范圍為10μM到5.55μM的過氧化氫都有明顯的響應(yīng)，響應(yīng)時間均小于5s，并且在該區(qū)間內(nèi)具有線性響應(yīng)，故

5、可將其作為此濃度范圍內(nèi)的工作曲線來探測過氧化氫的濃度。而實心結(jié)構(gòu)的氧化銅在10μM到5.55μM范圍內(nèi)線性略差，低濃度范圍的偏差也較大，這種性質(zhì)的差異主要來自于其結(jié)構(gòu)的不同，核殼結(jié)構(gòu)由于內(nèi)部空間松散有利于電子的傳導(dǎo)，而實心結(jié)構(gòu)則電子傳導(dǎo)能力較差。該研究工作已被Journal ofPhysical Chemical C 雜志接收。
　　 3. 采用微乳液作為微反應(yīng)器，在水包油的體系中，使用煤油作為油相，司盤作為表面活性劑，三乙胺作