幾種一維無機(jī)納米材料的液相合成及機(jī)理研究.pdf

1、合成一維無機(jī)納米材料，探索其合成方法與調(diào)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對尺寸、維度及物性的有效調(diào)控，對深入研究材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系具有重要的意義。本論文旨在探索合成一維無機(jī)納米材料液相控制合成新思路，通過設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)路線、控制實(shí)驗(yàn)參數(shù)，在水熱和聲化學(xué)方法制備納米材料的基礎(chǔ)上合成Ni（SO4）0.3（OH）1.4、NiO、CdCO3、CdO、CaSn（OH）6、CaCO3等多種功能納米材料的一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米片、納米線和納米帶，以及單晶納米管等，并深

2、入研究了它們的生長機(jī)理和相關(guān)性質(zhì)。具體歸納如下： （1）以低成本無機(jī)小分子-氨水分子為配位劑，與Ni2+離子配合形成[Ni（NH3）6]2+配合離子，以無水乙醇/水為溶劑限制配合離子的水解速度，采用一個(gè)簡單、無模板的水熱方法合成了（Ni（SO4）0.3（OH）1.4）納米帶，并實(shí)現(xiàn)了控制納米材料形貌的目的。另外，經(jīng)過不同溫度的熱處理，獲得了多種形貌的晶體NiO和無定形硫酸鎳混合物納米結(jié)構(gòu)，例如：納米帶、多孔納米帶和納米顆粒。詳細(xì)

3、的機(jī)理研究表明，硫酸根基團(tuán)對于納米帶的形成起著重要的作用。該方法簡單、成本低廉、產(chǎn)率高，易于大規(guī)模生產(chǎn)。初步研究還表明，該方法可成功推廣至合成其他過渡金屬狀化合物，顯示了該方法可普遍用于合成其它無機(jī)層狀化合物。 （2）在低溫、無模板的條件下，利用液相法得到了形貌可控的CdCO3納米晶，通過實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整可得到納米線、納米帶和納米片等形貌，尤其還獲得了一維分等級復(fù)雜結(jié)構(gòu)的CdCO3納米晶體。機(jī)理研究表明，溶液中單體的凈擴(kuò)散流量對于

4、晶體的生長性質(zhì)和形貌控制有至關(guān)重要的影響。在我們的實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)控氨水的濃度、溫度等反應(yīng)條件可以方便地控制溶液中單體的凈擴(kuò)散流量，從而實(shí)現(xiàn)了對于CdCO3納米晶體的生長模式和形貌的控制。 另外，通過對CdCO3納米晶進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，本工作還首次得到了多種形貌的多孔CdO納米單品材料，為制備Ⅱ～Ⅵ族一維納米半導(dǎo)體單品材料提供了一種簡單且具有規(guī)模化生產(chǎn)前景的新途徑。 （3）采用聲化學(xué)方法，在不使用任何模板的條件下，通過簡單

5、的超聲處理我們首次得到了CaSn（OH）6納米管單品和多種形貌的CaCO3單晶一維納米結(jié)構(gòu)，如：納米線，納米片，以及少見的六方納米盤。在合成過程中我們發(fā)現(xiàn)：這些納米線和納米管的形成和品化過程明顯地受到合成環(huán)境中所包含的異類無機(jī)陰離子以及溶液pH值的影響。通過研究介穩(wěn)的隨時(shí)間變化的中間狀態(tài)，探索了晶化控制的影響因素以及晶化與空間限域之間的復(fù)雜的相互作用，從而對納米管和納米線的形成機(jī)制進(jìn)行了合理理解，并且這種新穎的簡單的納米管合成方法及其生