功能半導(dǎo)體納米材料的形貌可控合成、表征及性能研究.pdf

1、功能半導(dǎo)體納米材料因其優(yōu)異的催化、感應(yīng)、電、光、熱、磁性能,在催化、傳感器、光電材料、太陽能以及納米裝置方面具有非常廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值,并且科學(xué)研究表明材料的性能取決于其形貌和尺寸。因此,近幾年,科研人員在功能半導(dǎo)體納米材料的形貌可控合成方面做了很大的努力,也取得了非常好的成果。然而,這些傳統(tǒng)的合成方法(如前驅(qū)體熱分解法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、電化學(xué)沉積法、和硬模板法等)具有很大的缺點(diǎn),如耗時(shí)、高溫、成本昂貴且不利于產(chǎn)品的大量合成及

2、市場(chǎng)化生產(chǎn)等。與傳統(tǒng)的合成方法相比,被稱為“軟方法”的溶劑化學(xué)法可以提供一種可選擇的、方便的、環(huán)境友好的低溫路線去合成具有可控形貌的無機(jī)功能納米材料。
　　 離子液體作為一種新型的可以替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的高效綠色溶劑,在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了廣泛的關(guān)注。由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能,如無毒、無可測(cè)蒸汽壓、熱穩(wěn)定性好、溶解能力強(qiáng)、液態(tài)范圍寬、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和導(dǎo)電性好等,離子液體已經(jīng)作為溶劑、反應(yīng)物和模板劑應(yīng)用在無機(jī)納米材料的合成。本論文即

3、是利用離子液體成功制備了具有優(yōu)異性能的氮化物和氧化物納米材料。
　　 本論文的主要內(nèi)容包括如下幾點(diǎn):
　　 1、在非常溫和的反應(yīng)條件下,利用離子熱方法或離子液體輔助水熱合成方法,成功制備了多種功能半導(dǎo)體納米材料,包括湍層氮化硼納米片、多種形貌的α-氧化鐵納米結(jié)構(gòu)和介孔γ-氧化鋁納米片。值得指出的是,這是第一次利用離子熱方法成功合成氮化物；也是第一次利用離子熱法在150℃成功地一步制備介孔γ-氧化鋁納米片,150℃是迄今為

4、止一步合成氧化鋁納米晶的最低溫度。
　　 2、在反應(yīng)體系中,被稱為環(huán)境友好綠色溶劑的離子液體起到多種功能,集前驅(qū)體、溶劑和模板劑的作用于一身。本論文證實(shí),在水熱條件下,離子液體的優(yōu)異物化性能如極性,粘度和柔和度直接影響反應(yīng)物的溶解度及轉(zhuǎn)移能力,從而對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)活性、形狀、尺寸及物相都起到很大的影響；本論文也對(duì)離子液體的作用做了系統(tǒng)研究。
　　 3、基于詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),我們提出了可能的反應(yīng)機(jī)理,并用氫鍵π-π相互作用機(jī)

5、理合理解釋了這些納米結(jié)構(gòu)的生成。
　　 4、我們也對(duì)合成的氮化物和氧化物納米材料的性質(zhì)做了深入研究。
　　 5、我們利用多種表征手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,包括X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)、傅立葉變換紅外吸收光譜(FTIR)、紫外可見光譜(UV)、熒光光譜(PL)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)等。
　　 總之,本論文提出了成功制備具