無機(jī)功能納米結(jié)構(gòu)材料的軟溶液過程合成及其性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料的控制合成是納米科技發(fā)展的重要組成部分，是探索納米結(jié)構(gòu)性能及其應(yīng)用的基礎(chǔ)。本論文就納米材料的軟溶液過程化學(xué)調(diào)控合成進(jìn)行了研究，探討了納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相關(guān)性，研究了碳水化合物，尤其是葡萄糖等簡單糖類的主要水熱碳化反應(yīng)。詳細(xì)內(nèi)容可歸納如下： 1.合成鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)及其內(nèi)在性質(zhì)不同鋅含量的鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)可以由鋅的納米結(jié)構(gòu)前驅(qū)物通過一種可控的液相均勻沉淀的方法合成出來。鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)是一類典型的層狀雙氫氧

2、化物，其化學(xué)式可表示為NiZn<,x>(Cl)<,y>(OH)<,2(1+x)-y>·zH<,2>O(x=0.34-0.89，y=0-0.24，z=0-1.36)。鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)中鋅含量的減少，導(dǎo)致產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)從α-Ni(OH)<,2>相轉(zhuǎn)變到β-Ni(OH)<,2>相，形貌從三維花狀納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楸佣讯饨Y(jié)構(gòu)。鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的形成過程可以解釋為復(fù)雜的均勻沉淀機(jī)制。合成出的納米結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的內(nèi)在性質(zhì)，并且具有出色的光學(xué)、磁學(xué)

3、和電學(xué)性質(zhì)，隨著其中鋅含量的變化有著規(guī)律性的變化。不同鋅含量的鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)在紫外到近紅外區(qū)域有類似的吸收光譜，但是隨著樣品中鋅濃度的減小，發(fā)射峰會發(fā)生藍(lán)移并且鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)也會有不同的磁性質(zhì)，從磁性到反鐵磁性。另外，鋅代α-氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)顯示出顯著的穩(wěn)定性，它們可以在強(qiáng)堿性(6 M KOH)溶液中保存40天以上。鋅代氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)，尤其是α-Ni(OH)<,2>具有良好的電極可逆性。 2.微波輔助綠色合成均勻銀

4、納米顆粒和自組裝多層薄膜及其光學(xué)性質(zhì)利用微波輔助“綠色”化學(xué)法，采用堿性氨基酸作為還原劑，如左旋賴氨酸或左旋精氨酸，采用可溶淀粉作為保護(hù)劑，在水系統(tǒng)中大量合成了幾乎單分散的銀納米顆粒，整個(gè)過程對環(huán)境十分友好。在每個(gè)左旋賴氨酸或左旋精氨酸分子中都具有兩個(gè)氨基基團(tuán)，這種堿性氨基酸的存在對于得到均一分布的銀納米顆粒是不可或缺的。當(dāng)前的合成過程能方便的應(yīng)用在大規(guī)模生產(chǎn)中，譬如：一次反應(yīng)即能在80毫升的微波密封管中產(chǎn)生0.1克幾乎單分散的銀納米顆

5、粒。這種淀粉包覆的銀納米顆粒能自組裝在載玻片表層形成多層鏡狀薄膜。隨著薄膜中銀原子濃度的降低，其表面等離子體傳輸發(fā)生藍(lán)移。銀薄膜能對硫代水楊酸(4-MBA)分子產(chǎn)生顯著的表面增強(qiáng)作用，而且該表面增強(qiáng)因子隨著薄膜中銀原子濃度的改變產(chǎn)生明顯的改變。 3.生物質(zhì)水熱碳化制備多功能碳基材料進(jìn)展及葡萄糖的水熱碳化主要反應(yīng)對與利用水熱碳化法和以生物質(zhì)為原料制造功能碳基材料的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。這類碳基材料不僅合成出特殊的結(jié)構(gòu)，諸如納米球

6、，納米線，納米纖維，亞納米線，亞納米管，和多孔材料，而且表面富集能顯著改善其親水性和化學(xué)活性的官能團(tuán)。進(jìn)一步詳細(xì)研究了葡萄糖和果糖等六碳糖的水熱碳化過程，發(fā)展了其水熱碳化的主要反應(yīng)，其中葡萄糖碳化過程包括葡萄糖的脫水、形成直鏈非共軛低聚物、發(fā)生共軛和交聯(lián)反應(yīng)、形成水不溶性碳基材料。由于失去羥基和碳離子的去質(zhì)子化等過程不斷的重復(fù)循環(huán)，沿著聚鏈的反應(yīng)產(chǎn)生共軛結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致溶液顏色加深和pH值下降。當(dāng)出現(xiàn)大量的未飽和共軛結(jié)構(gòu)，它們進(jìn)一步反應(yīng)，形成