论文部分内容阅读
通过纳米晶体自组装方式构筑特定的纳米结构是制备纳米材料的重要方法。科学地理解纳米晶体的组装能力和组装原理，对实现控制性组装纳米结构以及开发新的组装技术非常重要。本论文以ZnS纳米晶体为例，采用动力学控制的方法抑制了ZnS纳米晶体的无规则聚集；利用硫化钠作硫源通过ZnS纳米晶体颗粒的组装构筑了纳米线和纳米管；在透射电子显微镜中原位观察了CdS纳米线向纳米管的转变过程；在溶液中实现了ZnS纳米晶体颗粒定向组装为纳米线，纳米线定向单层排列组装为纳米片；利用碳纳米结构提高了ZnS纳米晶的光催化活性，研究了ZnS纳米晶的光腐蚀现象。分别介绍如下：
1.利用常规的Zn(NO3)2和Na2S溶液的反应，通过同时控制动力学参数如反应物的供给速率和反应温度，稳定了ZnS纳米晶体颗粒的表面，抑制了它们的聚集。
2.以无机硫化物Na2S作为硫源，通过湿化学方法组装了ZnS纳米线和纳米管。通过CdS纳米颗粒的组装，制备了CdS纳米线，并利用电子显微镜原位观察了电子束辐照下由CdS纳米线转变为纳米管的过程，发现纳米管的空腔主要来源于CdS纳米颗粒间隙由内向外的整合以及纳米颗粒熔并带来的结构收缩。
3.以乙二胺与水作混合溶剂，利用常规的Zn(AC)2和硫脲的湿化学反应，在无模板的情况下实现了纳米颗粒-纳米线-纳米片的逐级组装。反应过程中首先生成六方ZnS纳米晶体颗粒，然后这些纳米晶体颗粒定向组装为纳米线，在乙二胺的辅助下，这些纳米线定向单层排列组装成纳米片。在整个纳米片的形成过程中，乙二胺也逐渐掺入到ZnS的分子结构中，并最终使纳米片显示ZnS·(en)0.5晶体结构。研究发现组装过程与硫源释放S2-的速率、反应温度、溶剂比例、有机胺的种类等密切相关。
4.针对ZnS纳米晶体光催化活性较低的问题，利用Zn(NO3)2和Na2S在碳纳米管悬浮液中的反应，制备了ZnS/碳纳米管复合物。亚甲基蓝降解实验说明碳纳米管可以提高ZnS纳米晶的光催化活性，这一结果与ZnS纳米晶和碳纳米管之间存在强烈的相互作用有关。ZnS纳米晶体光催化过程中光腐蚀现象的研究表明ZnS光腐蚀的产物主要是ZnSO4。ZnS的质量损失与光腐蚀时间呈线性关系，与有机污染物的浓度无关。电镜观察的结果表明ZnS纳米晶体在光腐蚀过程中逐渐变小，而且发生颗粒的融并，并产生一些空腔结构。