四氧化三鈷納米晶的控制合成與自組裝.pdf

1、Co<,3>O<,4>具有尖晶石晶體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)重要的磁性材料、P-型半導(dǎo)體，在異相催化、鋰離子充電電池的陽(yáng)極材料、固態(tài)傳感器、電致變色器件、太陽(yáng)能吸收材料和顏料等很多方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前為止，液相沉淀法在無(wú)機(jī)納米晶的尺寸、形貌、分散性等方面的控制合成方面已經(jīng)具有了一定的理論性指導(dǎo)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了比其他方法更為顯著的進(jìn)展。對(duì)納米晶進(jìn)行尺寸和形貌的控制合成已成為自下而上構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)材料的重要手段。本論文主要探討利用溶液化學(xué)法進(jìn)

2、行金屬氧化物Co<,3>O<,4>納米晶的控制合成，對(duì)納米晶成核、生長(zhǎng)具有可控機(jī)制的新反應(yīng)路線(xiàn)的設(shè)計(jì)，對(duì)納米晶尺寸、形貌和分散性控制機(jī)制的研究，目的在于尋找對(duì)納米晶進(jìn)行尺寸、形貌和分散性等方面控制合成更加有效的方法。在溶劑熱體系中合成了不同尺寸單分散的Co<,3>O<,4>納米晶，分散性好，尺寸均一，并在銅網(wǎng)上得到了它們的lD，2D，3D自組裝結(jié)構(gòu)。 1．提出通過(guò)控制反應(yīng)物溶解度從而控制納米晶的成核與生長(zhǎng)的新路線(xiàn) 在弱極

3、性的長(zhǎng)鏈醇體系中硝酸鈷與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到不溶于長(zhǎng)鏈醇的硝酸鈉沉淀，通過(guò)向體系中定量的加入水，甲醇或二甲亞砜(DMSO)可以改變硝酸鈉的溶解度，從而使得原本難以控制的硝酸鹽劇烈熱分解過(guò)程變得可以控制。通過(guò)控制硝酸鹽熱分解的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱分解產(chǎn)物納米晶的成核與生長(zhǎng)的控制?；贚aMer的瞬間成核-晶核緩慢生長(zhǎng)理論，當(dāng)體系中硝酸鈉的溶解度被限制在一個(gè)適當(dāng)小的值時(shí)，在硝酸鈷熱分解過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了納米晶的成核與

4、生長(zhǎng)的分離，得到單分散尺寸分別為2nm，2.5nm和4.7nm的納米晶。并且第一次觀(guān)察到表面經(jīng)醇分子化學(xué)吸附的Co<,3>O<,4>納米晶由球形向立方塊形貌轉(zhuǎn)變的臨界尺寸為2.5nm。溶解度控制的納米晶成核與生長(zhǎng)機(jī)制通過(guò)X-ray粉末衍射、紫外-可見(jiàn)吸收光譜表征以及設(shè)計(jì)的一系列實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。納米晶分離的成核與生長(zhǎng)過(guò)程通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜進(jìn)行表征。通過(guò)熱重分析、紅外光譜、X-ray光電子能譜對(duì)納米晶的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過(guò)TEM和HRT