包覆劑控制下的幾種納米粒子的合成和性質(zhì)研究.pdf

1、粒徑在2～20 nm之間的磁性和半導(dǎo)體納米粒子由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，它們?cè)诨A(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域都有著非常重要的研究價(jià)值，關(guān)于它們的研究一直是納米材料領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。本論文中，我們利用水熱和微波加熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)粒徑在2～20 nm之間的赤鐵礦納米材料形貌的可控合成，并對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行了監(jiān)控，研究了產(chǎn)物的光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)；另外發(fā)展了一條溫和條件下以檸檬酸鹽為穩(wěn)定劑通過陽離子交換方法獲得水溶性半導(dǎo)體硒化銀納米粒子的新途徑；還考察了以聚乙烯吡咯

2、烷酮作為穩(wěn)定劑、硫脲和巰基丙酸分別作為硫源在乙二醇溶液中獲取硫化鉍復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米材料和有關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)形貌演變的影響。具體結(jié)果如下： 1 在醇水體系中通過水熱或微波輔助加熱等方式獲得不同形貌和粒徑的赤鐵礦納米晶如立方體、棒以及微小顆粒等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在水熱條件下油酸鹽/鐵源的摩爾比、水熱溫度等參數(shù)對(duì)制備均勻納米立方體有著非常重要的影響；采用混合表面活性劑(油酸/十二胺)有利于赤鐵礦納米棒或納米線產(chǎn)物的生成；微波輔助加熱方式可以獲得

3、粒徑在4 nm左右均勻粒子。在考察本實(shí)驗(yàn)中得到粒徑在20 nm以下的赤鐵礦納米材料的光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這些性質(zhì)和它們的粒徑與形貌是相關(guān)的，它們的紫外吸收主要是在遠(yuǎn)紫外波段，并且隨著形貌的規(guī)整，吸收集中在230 nm和270 nm左右；得到的赤鐵礦納米顆粒的閉鎖溫度(T<,B>)隨著尺寸的增大而增大，對(duì)于4 nm左右的顆粒，其T<,B>約為26 K；而14.7nm的立方體顆粒，其T<,B>可達(dá)到80 K，在室溫條件下這些納米顆粒都

4、展示了超順磁性。 2 發(fā)展了一種新穎的在溫和條件下制備水溶性立方結(jié)構(gòu)硒化銀(α-Ag<,2>Se)的方法。這種方法以硫醇包覆的水溶性ZnSe作為前驅(qū)體，檸檬酸鈉作為配位穩(wěn)定劑并將其濃度保持在0.03 M以上，通過微量注射泵將AgNO<,3>水溶液的加入速度控制在2 mL/h以下獲取了檸檬酸鹽和巰基丙酸(MPA)包覆的水溶性α-Ag<,2>Se納米顆粒。結(jié)果顯示前驅(qū)體ZnSe與產(chǎn)物α-Ag<,2>Se結(jié)構(gòu)中的硒離子子晶格存在拓?fù)潢P(guān)

5、系，立方結(jié)構(gòu)的硒化銀在180℃下是穩(wěn)定的。溶度積的巨大差別以及納米尺寸效應(yīng)使得這種陽離子交換反應(yīng)非常便捷快速。這種方法也可以用來制備立方結(jié)構(gòu)的非水溶性的CuSe和PbSe納米晶。 3 研究了在乙二醇體系中以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為配位穩(wěn)定劑，分別采用硫脲和巰基丙酸(MPA)為硫源來獲取硫化鉍復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)。以硫脲為硫源時(shí)，反應(yīng)溶液中pH值的增加會(huì)使產(chǎn)物由納米棒(45 nm × 2 μm)構(gòu)成的海膽狀結(jié)構(gòu)最終演變成帶狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)伴

6、隨著晶體生長方向由納米棒的[001]向納米帶的[010]方向轉(zhuǎn)變：另外pH值的增加也會(huì)影響到最終產(chǎn)物物相的純度；以MPA為硫源時(shí)，配位劑乙二胺(EDA)的加入可以引起產(chǎn)物形貌由比較短的納米棒(30 nm×1 μm)尾段聚集構(gòu)成的花狀結(jié)構(gòu)最終演變成近似單分散的較長納米棒(40 nm×30 μm)，可見EDA更有利于該體系中納米棒的徑向生長，但是并沒有引起納米棒晶體取向的變化，得到的納米棒都是沿著[110]方向生長，另外我們還對(duì)相應(yīng)的產(chǎn)物做