納-微米結(jié)構(gòu)功能材料的制備、改性及其性能研究.pdf

1、納微米結(jié)構(gòu)材料是當(dāng)前納米科學(xué)技術(shù)研究最活躍的功能材料之一。而一維微納米結(jié)構(gòu)功能材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征及優(yōu)異的光、電、熱及力學(xué)性能，使其在納米發(fā)光器件、傳感器、光催化材料及納米生物技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近十余年來，對(duì)納微米結(jié)構(gòu)功能材料研究引起了國(guó)內(nèi)外科研者的廣泛關(guān)注?；仡櫧┠陙韺?duì)一維納微米功能材料的研究與進(jìn)展，對(duì)一維納微米材料的研究主要集中在其制備和表征方面，而對(duì)其性能和應(yīng)用方面的研究相對(duì)較少。納微米功能材料的表面改性及加工工藝

2、研究是當(dāng)今很多納米材料應(yīng)用所面臨的主要挑戰(zhàn)性問題之一。
　　 為開發(fā)擁有協(xié)同效果或互補(bǔ)行為的功能復(fù)合材料，考慮到有機(jī)、無機(jī)材料的性能互補(bǔ)和加工工藝的改進(jìn)，對(duì)納微米結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合功能材料的研究引起了眾多研究者的極大關(guān)注，特別是在柔性的有機(jī)導(dǎo)體、各類傳感、發(fā)光器件、雜化的太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛的潛在應(yīng)用。研究納微米結(jié)構(gòu)的功能材料及其相應(yīng)的微電子器件是當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)之一，研究新材料的制備、改性、加工工藝及其性能表征是研發(fā)高性

3、能微納器件的重要前提。
　　 本文對(duì)一些常見的有代表性的一維納微米結(jié)構(gòu)功能材料（ZnO、CdS等）研究進(jìn)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。通過多種途徑獲得了不同形貌結(jié)構(gòu)的ZnO,CdS等一維納微米結(jié)構(gòu)材料，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)形貌的調(diào)控，并采用有機(jī)修飾劑對(duì)它們進(jìn)行了功能化改性，初步研究了修飾改性對(duì)其基本性能的影響，嘗試了部分一維納微米材料的工藝改進(jìn)。
　　 對(duì)ZnO一維材料體系，本文采用水熱法制備了ZnO納米棒，在此基礎(chǔ)上，選用有機(jī)功能分子對(duì)其

4、進(jìn)行了系列改性，采用了XRD、TEM、FT-IR、PL等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，取得了較好的初步結(jié)果?？紤]到本研究方法的通用性設(shè)計(jì)，我們將本研究方法拓展到了TiO2功能材料的制備、改性及性能研究。另一方面，納微米功能材料的加工工藝性問題也是限制微納器件應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。當(dāng)前許多簡(jiǎn)便的成膜方法，如：Spin-coating, Ink-jet Printing等是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。為解決這個(gè)問題，我們采用了有機(jī)修飾劑對(duì)ZnO材料進(jìn)表面

5、修飾改性，結(jié)果表明，有機(jī)改性可顯著改善ZnO在有機(jī)溶劑中的分散性和可溶性。我們將此研究方法延伸到其他一維材料的工藝改進(jìn)，如：碳納米管，也取得了較好的初步效果。
　　 CdS是另一類重要有代表性的功能材料，禁帶寬度為2.42ev，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)，在各種微納器件研發(fā)和應(yīng)用方面有重要的作用?？紤]到器件的性能強(qiáng)烈依賴于所用材料的形貌，為改善CdS材料的性能，對(duì)CdS材料的形貌調(diào)控進(jìn)行了研究。通過水熱-溶劑法制備了枝化形狀Cd

6、S納米結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，采用導(dǎo)電聚合物對(duì)CdS進(jìn)行改性，制備了CdS-PANi納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并通過XRD、TEM、FT-IR、及PL等手段，對(duì)CdS和CdS-PANi復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌特征及性能進(jìn)行了表征。
　　 碳納米管也是重要的一類廣受關(guān)注的一維功能材料，對(duì)一維功能材料的改性，我們也拓展到了碳納米管體系。本文對(duì)CNTs的表面進(jìn)行了氧化處理，分別采用無機(jī)氧化物、導(dǎo)電聚合物和貴重金屬對(duì)處理后的CNTs進(jìn)行了表面修飾改性，并