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本文采用CVD法制备出一维A1N纳米线、MgO微纳米立方体、微米级空心碳球项链、Si3N4纳米带及β-Sialon纳米棒结构。从热力学、动力学及晶体学等角度研究了它们的形成机理。
采用碳热还原氮化(CRN)法,选用商用的乙炔黑和Al2O3粉末为原料,在N2/NH3混合气中制备了沿c轴生长的六方单晶的一维A1N纳米线。由于六方的A1N沿c轴方向具有最高的生长速率,在1800℃的高温区,Al2O3首先被乙炔黑还原成气相的Al2O团簇,被载气输运至1200℃的低温区氮化形成A1N团簇,团簇聚集形成A1N晶核并长大形成一维纳米线结构。
以Mg粉或Mg带为原料,在管式炉中低温(700℃)合成出MgO的纳米立方体、哑铃状及枝杈状纳米棒。气相MgO团簇的浓度影响产物的形貌。反应过程中,当浓度由高到低变化时,制备的纳米棒的截面积也随之变小,于是出现哑铃状MgO纳米棒。主动通入高纯氩气和高纯空气,制备了尺寸均一、表面光滑平整、棱角分明的MgO纳米立方体。MgO纳米结构的形成按照VS机制进行。
以还原Fe粉和活性炭为原料,采用热CVD法制备出微米级空心碳球串珠结构。Fe液滴的形状和大小是形成微米级空心碳球结构的关键因素。形成的洋葱结构的石墨球壳挤压内部的Fe液滴轴向迁移,进而形成新的石墨球壳,循环往复即可形成空心碳球串珠结构。
利用CVD法制备了α-Si3N4纳米带,并初步制备研究了β-Sialon纳米棒。不使用催化剂制备出宽度分别为～1μm和～50 nm的2种α-Si3N4纳米带,这两种纳米带粗细均一,表面光滑平整,均沿着[201]方向生长;使用Fe做催化剂制备了顶端带有Fe纳米颗粒(直径约为500 nm)纳米带,纳米带表面光滑平整,生长方向沿着[101]方向;初步制备了沿[001](即c轴方向)方向生长的β-Sialon纳米棒。