论文部分内容阅读
由于特有的机械、热和电等优良属性，纳米材料成为目前材料科学领域内的一个重要研究热点。本论文主要研究六硼化铈(CeB<,6>)纳米结构和硼酸镱(YbBO<,3>)纳米线的制备和表征。
场发射纳米材料，特别是稀土硼化物纳米材料(如CeB<,6>)具有特殊的结构。在这种结构中，稀土金属原子嵌入非常稳定的B网络中。在B网络中每个硼原子连接另外五个硼原子形成B<,6>网状结构，而稀土金属原子与B原子之间并没有价键，导致晶体中存在大量的自由电子。这种特殊的结构使得稀土硼化物具有一系列其他材料无法比拟的能满足场发射性能要求的优良特性，如功函数小、硬度大、熔点高、导电率高、热稳定性好、化学性质好等特点。
稀土金属硼酸盐是一类重要的发光材料。目前国内外关于硼酸盐类材料的性能，特别是发光性能的研究非常多，但对于稀土金属硼酸盐纳米结构的制备和表征方面还没有开展系统而深入的研究。因此，全面深入开展稀土金属硼酸盐材料的制备和表征以及性能的研究就具有非常重要的意义。本论文首次报道了YbBO<,3>纳米材料的制备和表征。
本论文主要包含以下内容：
采用自催化合成机理，在H<,2>/Ar混合气体气氛下通入BCl<,3>气体通过并直接加热Ce金属粉末，得到了大量的CeB<,6>纳米线。利用X射线衍射、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜分析了所合成纳米线的结构、形貌以及组成。扫描电子显微镜显示基片上沉积着大量的纳米线，其直径大约在20nm到100nm之间，长度约若干微米。大部分纳米线非常直且比较光滑，只有少部分有弯曲形貌。同时我们在基片上还发现了纳米枝晶。场发射测试结果显示CeB6纳米线具有优良的场发射性能。通过计算场发射测试数据可以得到，在电压达到1354V时其发射电流密度达到10<'6>数量级。
采用类似于CeB<,6>纳米线制备的方法，我们成功合成了一维YbBO<,3>纳米线。X射线衍射、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜分析结果显示，所合成的纳米线表面非常光滑，是具有六方结构的YbBO<,3>，其直径约为50nm-120nm，长度若干个微米。初步研究结果表明，硼酸镱纳米线的生长过程是一个不同于CeB<,6>纳米线的自催化生长过程，对其生长机制的本质还需要进行更深入的研究。