銅及其化合物一維納米材料的合成與性能研究.pdf

1、本文進(jìn)一步發(fā)展和拓寬了液相中制備一維納米材料的方法。提出了一些新的合成納米線和納米管以及復(fù)合結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在合成半導(dǎo)體材料硫化銅微管，Cu@PVA納米電纜，Cu@C亞微以及系列功能金屬氧化物納米管的實(shí)踐上獲得了顯著進(jìn)展。利用乙酸輔助的方法合成了特殊結(jié)構(gòu)的硫化銅微管；在銅離子的存在下，誘發(fā)聚乙烯醇的交聯(lián)反應(yīng)，通過(guò)一步的水熱反應(yīng)得到Cu@PVA納米電纜；通過(guò)聚乙烯醇輔助水熱碳化過(guò)程，制備了長(zhǎng)度超過(guò)了100μm的Cu@C亞微電纜；使用高活性富碳

2、納米纖維為模板合成了一系列功能金屬氧化物納米管，并將這一普適方法可以進(jìn)一步擴(kuò)展用來(lái)合成均勻的三元氧化物納米管。詳細(xì)內(nèi)容歸納如下： 1.通過(guò)乙酸輔助的液相反應(yīng)，在80℃的條件下，控制合成了具有特殊結(jié)構(gòu)的硫化銅微管。該微管由六方片組成，直徑為800nm，長(zhǎng)度可達(dá)16μm。乙酸的存在和適宜的濃度，以及TAA和CuCl<,2>合適的投料比例都是合成特殊硫化銅微管的重要影響因素。在這個(gè)管狀硫化銅的合成過(guò)程中，前驅(qū)物[Cu-(TAA)<,2

3、>]Cl<,2>的一維納米棒扮演了犧牲模板的角色，引導(dǎo)硫化銅的六方片在其骨架上取向生長(zhǎng)，從而組裝成具有特殊結(jié)構(gòu)的微管。 2.由于銅離子可以誘發(fā)聚乙烯醇的交聯(lián)，通過(guò)一步水熱法成功合成了銅/交聯(lián)聚乙烯醇的納米電纜。在200℃的條件下，得到的產(chǎn)物由直徑為0.5-1μm長(zhǎng)度達(dá)100μm的銅/交聯(lián)聚乙烯醇的納米電纜組成。在制備這種納米電纜的過(guò)程中，溶液的PH值，反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間都起著非常重要的作用。伴隨納米電纜的出現(xiàn)，球形或不規(guī)則形狀

4、的交聯(lián)聚乙烯醇聚集體也出現(xiàn)在產(chǎn)物中。這一結(jié)果證實(shí)，在不同金屬離子的存在下聚乙烯醇交聯(lián)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速度，這就決定了產(chǎn)品的均一性和其線狀核殼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。 3.氯化銅和麥芽糖作原料通過(guò)聚乙烯醇輔助水熱碳化過(guò)程合成了直徑0.4-0.6μm長(zhǎng)度超過(guò)了100μm的Cu@C亞微電纜。在此合成過(guò)程中，聚乙烯醇發(fā)揮了結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的重要作用，同時(shí)，碳水化合物和聚乙烯醇的協(xié)同效應(yīng)也有利于Cu@C亞微電纜的形成。在相同條件下還研究了其它糖類如葡萄糖

5、、β-環(huán)狀糊精和淀粉對(duì)形成Cu@C亞微電纜的影響，并研究了Cu@C亞微電纜的熱力學(xué)穩(wěn)定性。此外，在鹽酸和過(guò)氧化氫的混合溶液中清除銅核可得到良好的無(wú)定形碳亞微管。 4.使用高活性富碳納米纖維做為模板合成了一系列功能金屬氧化物納米管，如：TiO<,2>、Fe<,2>O<,3>、SnO<,2>、ZrO<,2>和SnO<,2>@Fe<,2>O<,3>復(fù)合物。與以前使用的碳納米管相比，這種水熱方法合成的富碳納米纖維具有更高的反應(yīng)活性，因此