無機納米材料的液相合成、生成機制與性能研究.pdf

1、本論文主要研究目的在于利用基于液相的化學線路來制備無機納米材料；通過對反應過程的研究，提出一些合理的模型來解釋制備納米材料的生長機制；對合成的納米材料進行性能測試，以期待制備的材料具有特別的物理性質(zhì)。論文的主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1.在類軟模板的輔助下，利用溶劑熱/水熱法來控制合成不同形貌的納米材料。Fe3O4納米片和分型通過溶劑熱線路在PEG-20000輔助下實現(xiàn)了選擇性的合成。其中N2H4和表面活性劑PEG-20000在反應過程

2、中起到重要的作用，它們分別從熱力學和動力學控制了納米晶的生長。試驗過程中一個重要的事實被發(fā)現(xiàn)，二茂鐵的濃度對產(chǎn)品的形貌起到關鍵性影響。限制分散聚集和限制成核聚集模型很好的解釋納米晶的生長過程。PbTe空心球和單晶納米管也在溶劑熱線路和類軟模板輔助下被選擇性的合成。其中乙醚—甘油微乳體系和乙醇—甘油均相體系是它們形成的關鍵。類軟模板輔助的溶劑熱/水熱路線期望能便利的控制合成各種形貌的納米材料。 2.通過尋找合適的原料和反應，溶劑熱

3、反應用來在較低的溫度下制備功能性的納米材料。利用Mg3N2和SiCl4為原料，通過直接化合的溶劑熱過程在600℃下成功合成大量單晶純alphaSi3N4納米線。這里SiCl4不僅作為反應原料而且還作為溶劑來控制反應容器的壓力。調(diào)查試驗發(fā)現(xiàn)納米線的生長經(jīng)歷了VLS過程。深入檢測其發(fā)光性能，納米線展示了紅外波段的紅移和光致發(fā)光的藍移，這些光學性質(zhì)都是由K中心和N中心的點缺陷引起。利用了類似的溶劑熱過程，2H-SiC納米片第一次在溫度為180

4、℃下成功制備。這一系列的試驗結(jié)果說明了，在合適條件下溶劑熱線路可以用來在較低的溫度下合成通常在很高溫度下才能得到的功能納米材料。 3.在溶劑熱基礎上，一種共催化裂解方法被建立用來合成碳實心納米材料。在Fe和Mg共催化下，C6H6和C5H6裂解生成產(chǎn)量高達90％碳納米棒。更有趣的是在產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)了大量的Y型納米棒。經(jīng)過對反應物，催化劑，及其溫度的調(diào)查，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)Fe和Mg共催化作用在碳納米棒形成中起到了重要的作用；原料比例(C5H

5、6和C6H6)的在產(chǎn)品形成過程中起到及其關鍵的作用；碳原子在催化劑表面的分散速度影響了碳材料的最終形貌。Gamaly和Ebbesen模型也用來討論了碳納米棒的形成。同樣的，大量的碳納米纖維也在類似的共催化還原過程被制備出來。制成的電極的碳納米纖維具有220mAh/g容量，并且在沖放電過程中電極顯示了高循環(huán)性及低的不可逆性能。共催化溶劑熱過程呈現(xiàn)出希望在制備不同碳材料及其其他的功能納米材料。另外，在溶劑的基礎上，我們提出了“熔劑熱”線路，