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《吉林大学》 2006年
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不同形状的富勒烯纳米单晶的合成、物性及高压相变研究

王霖  
【摘要】: 本论文利用简便的溶剂挥发法,成功地合成了C60单晶纳米棒/线、纳米片,溶剂化的C60单晶纳米棒/线以及C70纳米/亚微米棒等多种富勒烯纳米晶体,并对纳米晶体的结构和形貌及其光致发光、场发射等物理性质进行了深入系统的研究。 首次发现了m-xylene和p-xylene对C60纳米晶形貌的控制作用,通过深入研究C60在溶剂中的聚集行为及其溶剂化晶体的结构和形貌,揭示了形貌控制的本质原因。 发现了C60单晶纳米棒/线的晶格随其直径的减小而膨胀,当直径约为30nm时,其(110)晶面的面间距比其在体材料中大约20%。这是首次在实验中发现如此大的晶格膨胀。 研究了C60*1m-xylene纳米棒/线的发光性质,发现其有较强的光致发光,测量了其绝对量子产率,比C60在空气中高两个数量级,同时揭示了发光增强的机理是由于溶剂的作用使C60的分子对称性降低所致。 成功合成了C60*1p-xylene、C60单晶纳米棒阵列并研究了它们的场发射特性。发现纯C60棒阵列的开启电场比C60*1p-xylene纳米棒阵列的低,相同电场下具有较强的发射电流;C60*1p-xylene纳米棒中的一部分p-xylene在高电场作用下会脱离晶体,降低开启电场,发射电流增大。还发现强电场并没有对纳米棒阵列的形貌造成明显影响,说明C60*1p-xylene纳米棒的功函数比纯C60纳米棒的高。 研究了C60纳米片在室温高压下的结构转变,发现在较低压力下C60纳米片从fcc结构转变为sc结构,转变压力比体材料高,当压力升高,C60纳米片发生了二聚,在更高压力下,高压相sc结构的C60纳米片转变为无序结构的无定形碳,这个压力也比体材料C60高。高压相sc结构的C60纳米片的体模量与体材料相比增大了~60%。这是首次利用高压手段发现富勒烯纳米晶体中的纳米尺寸效应。 研究了C70纳米片在室温高压下的结构转变,发现在高压下hcp结构准一维C70晶体发生了不可逆的非晶化相变,相变压力比体材料的C70高。卸压后样品的拉曼光谱表明,C70在高压下被压碎而转变为非晶碳是导致非晶化产生的物理原因。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O521.2

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