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低维(一维及零维)纳米材料具有广泛的应用前景,成为近年来材料科学研究的热点。在溶液中合成低维纳米材料具有设备简单、反应温度低、适用范围广等优点。本文利用溶液化学方法,制备出几种一维及零维纳米材料,对其结构进行了表征,并对其中两种材料的性质进行了研究。
用多孔氧化铝膜(PAM)做模板,通过控制电解液的pH值,采用电化学沉积方法成功制备了Cu2O纳米线。利用时间-电流密度曲线监控了沉积过程,确定了沉积电位。用X-ray衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对产物进行了表征,确定了纳米线的生长方向。
用硫酸铜-乳酸做电解质,PAM做模板,电化学沉积出<110>取向的Cu纳米线。利用透射电子显微镜对其室温、中温和高温氧化行为进行了较系统的研究。发现样品处理方法及纳米线的直径对其氧化速率有较大的影响。确定了生成的氧化物薄膜与Cu纳米线的取向关系为(001)Cu2o//(111)Cu,(110)Cu2o//(110)Cu和[110]Cu2o//[112]Cu,并利用界面结构模型,分析了氧化的过程。中、高温氧化表明,从PAM中溶出的Cu纳米线在氧化过程中不稳定,断裂成较短的片断,镶嵌在PAM中的Cu纳米线在300℃氧化后在表面形成一层致密的Cu2O膜,阻止了氧化的进一步进行;在600℃氧化后得到单晶CuO纳米线。
用ZnO纳米晶做籽晶,在表面修饰剂聚乙二醇(PEG)存在时,90℃条件下制备出均匀的ZnO纳米棒。用X-ray衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对产物进行了表征。ZnO纳米棒的直径为40-70nm,长2μm左右,沿[001]方向生长,并且讨论了籽晶及聚乙三醇的作用。
在过去的二十年里,对光致发光纳米晶的研究兴趣一直很浓厚。胶体化学法制备Cd、Zn等的硫族化物纳米晶已发展的较为成熟。最近对三元合金体系的研究兴趣有所增长,因为这些合金半导体的成分可以调节,从而可以得到较宽发光光谱范围的量子点。发展了一种合成ZnxCd1-xSe量子点的新方法,合成出的量子点的发光峰位置从470nm到630nm,量子效率在20%以上。而且这种新方法用CdO和ZnO反应物,避免了易燃易爆且剧毒的前驱体二乙基镉和二乙基锌等的使用。