水熱-溶劑熱合成級次結(jié)構(gòu)納米材料及性質(zhì)表征.pdf

1、級次結(jié)構(gòu)納米材料是由基本納米結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律構(gòu)筑的一種新體系，它包括一維、二維和三維體系，體系中至少有一個維度方向處于納米尺度范圍，所以級次結(jié)構(gòu)納米材料既具備納米顆粒的本征特性，又存在由納米結(jié)構(gòu)組合引起的耦合與協(xié)同效應(yīng)，由此賦予了級次結(jié)構(gòu)納米材料一系列新穎的物理和化學(xué)性質(zhì)，在磁學(xué)、光電器件、能量存儲、傳感和催化等領(lǐng)域有很廣闊的應(yīng)用前景，因此納米結(jié)構(gòu)材料吸引了化學(xué)家和材料學(xué)家的極大興趣。本論文討論了水熱/溶劑熱法合成了珊瑚狀四氧化三鐵

2、、系列核殼結(jié)構(gòu)的硫化物盒子和花狀的氫氧化鎳的過程，并探索了目的產(chǎn)物的形成機(jī)理，表征了其物理化學(xué)性質(zhì)，討論了性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　 1.葡萄糖助溶劑熱合成級次結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵
　　 在乙二醇/水的混合溶劑體系中，以七水合硫酸亞鐵和氫氧化鉀為原料，以葡萄糖分子及其衍生物為鐵離子的穩(wěn)定劑，在200℃的溶劑熱條件下合成了珊瑚狀的級次結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵，次級結(jié)構(gòu)的Fe3O4由約粒徑10nm的納米晶聚集而成，其中級次結(jié)構(gòu)的根部

3、是納米晶顆粒無規(guī)則聚集而成的，而由根部生長的枝狀結(jié)構(gòu)則是定向聚集的，延長反應(yīng)時間，級次結(jié)構(gòu)最終解離為離散的Fe3O4納米顆粒。研究表明在KOH堿性條件下，部分葡萄糖氧化為五碳糖、葡萄糖醛酸和葡萄糖苷等衍生物，而葡萄糖分子及其衍生物擁有的豐富羥基和羧基可與鐵離子形成穩(wěn)定螯合物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，葡萄糖分子及其衍生物逐漸氧化降解，從而緩慢的釋放鐵離子形成Fe3O4納米晶，這個過程為級次結(jié)構(gòu)Fe3O4的形成提供了一個速控步，這樣就在溶液中形成了

4、一個濃度梯度，該濃度梯度振蕩會導(dǎo)致Fe3O4納米顆粒聚集成珊瑚狀級次結(jié)構(gòu)。在熱流方向作用下，級次結(jié)構(gòu)以扇形輻射狀向外聚集生長，磁性質(zhì)測試表明級次結(jié)構(gòu)中顆粒間的耦合效應(yīng)使Fe3O4聚集體在磁場下表現(xiàn)出了較強(qiáng)的矯頑力。
　　 2.基于Kirkendall效應(yīng)和Pearson酸堿理論合成金屬硫化物納米盒子
　　 本章討論了首先在Fe3+的輔助下，利用鹽酸刻蝕銀納米團(tuán)簇制得了作為犧牲模板的氯化銀納米方塊，接下來利用溶度積效應(yīng)將氯

5、化銀轉(zhuǎn)化為核殼結(jié)構(gòu)的硫化銀納米盒子，陰離子交換過程中伴隨的Kirkendall效應(yīng)造成了硫化銀表面和內(nèi)部空隙的形成;最后利用Pearson軟硬酸堿理論，以甲醇為溶劑，三丁基膦為銀離子的相轉(zhuǎn)移劑進(jìn)行陽離子交換反應(yīng)，該過程表現(xiàn)為局域規(guī)整反應(yīng)，制得了形貌和結(jié)構(gòu)的完整性保持良好的硫化鎘、硫化鉛、硫化鋅和硫銦銀。紫外-可見漫反射光譜表明，制備的硫化鎘納米盒子在可見光范圍內(nèi)有較好的吸收效率，這歸因于硫化鎘盒子特殊的核殼結(jié)構(gòu)和硫化鎘顆粒間的電子耦合可

6、產(chǎn)生自縮小帶隙。
　　 3.超薄納米片構(gòu)成的級次花狀β-Ni(OH)2的水熱合成及其贗電容和氣敏性能
　　 以六水合氯化鎳和六亞甲基四胺為原料，水熱回流合成了超薄納米片構(gòu)成的花狀β-Ni(OH)2，TEM與SEM觀察發(fā)現(xiàn)花狀結(jié)構(gòu)是由中心位置向外生長了若干納米片，納米片邊長大于500nm，XRD和HR-TEM表明納米片厚度約9.5nm，厚度方向?yàn)閇001]方向，超薄的納米片可為離子遷移提供了非常短的擴(kuò)散通道，可快速響應(yīng)氣體