金属和半导体低维纳米材料的水热合成及其性能研究

• 作 者: 蒋长龙
• 机 构: 中国科学技术大学
• 出 处: 中国科学技术大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 液相化学合成 纳米材料 半导体材料 金属材料 水热合成

本论文发展了液相化学合成路线制备低维纳米材料的技术，探索如何在温和的条件下来进行低维纳米结构的形貌与性能的控制合成。采用简单的水热合成法及液相化学合成路线分别制备出具有新颖形状与独特性质的半导体和金属低维纳米结构，并提出相应的生长机理。详细内容归纳如下：
1、通过设计一种前驱体水热合成法，对前驱体进行不同的处理分别得到片状和棒状的形貌，从而制备出具有花状凹头杯形的ZnO微米棒束及均一的纳米棒。对其生长机理进行了探索，这种前驱体的不同形貌对最终的ZnO产物的形态的影响很有趣，为在温和的条件下合成低维无机材料提供了新的思路。J.Phys.Chem.B的审稿人认为“在ZnO的纳米材料领域本论文的结果是重要的，ZnO的形貌取决于前驱体的形貌比较有趣，尽管所用的方法是湿化学反应。”
2、(a)通过发展简单的前驱体水热过程合成出ZnSe纳米空心球，并对其结构与发光性质进行了表征。在实验的基础上，认为反应中产生的N2气泡可能作为ZnSe纳米空心球形成的软模板，另外前驱体的使用可以控制合成反应的进度。Nanotechnology的审稿人的评价为“本工作对于ZnSe纳米材料的研究是新颖的，基于实验提出的形成机理是有趣的。”(b)在表面活性剂的辅助作用下，在溶液中选择制备了CuS纳米带和纳米锥结构，结合CuS特殊的生长习性和表面活性剂的辅助作用对其形成机理进行了探讨。(c)在温和的水热条件下合成了ZnS纳米空心球和微米球结构，分别对其形成过程进行了探索。研究了ZnS纳米空心球发光性能。
3、作者在探索如何在温和的条件下制备金属低维纳米材料做了一些工作。通过选择合适的合成反应路线及对反应参数的控制相继合成出具有新颖形貌和独特性能的金属低维纳米材料：(a)在液相中合成了由铜纳米墙到三维纳米结构的自组装，在不同的条件下得到具有网格状和放射状的微结构，并对其生长的机理进行了初步的探索。(b)通过改变不同的液相反应条件分别制备出金属钴超晶格纳米棒束、纳米空心球结构和三维枝晶网络结构，对各自的形成机理进行了初步的探讨，并研究了它们的磁学性能。(c)最后还在水热条件下合成了金属镍的由纳米锥组成的花状微米球结构，对其形成机理和磁学性质也进行了相应的研究。