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《东北师范大学》 2005年
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低维纳米结构材料的可控制备与性能研究

曹敏花  
【摘要】:低维纳米结构材料因其独特的光、电、磁和机械性能,在纳米器件和功能材料等诸多领域具有潜在的技术应用前景。通过大量文献调研发现,低维纳米材料的结构、维度、形貌、尺寸等因素对它们的性能有着直接影响。因而,如何实现对纳米材料这些因素的有效控制,是本论文的宗旨。本论文成功地合成出了金属及其氧化物、氟化物、磁性材料、磷酸盐及一些盐类等多种体系的低维纳米结构,实现了在合成过程中对尺寸和形貌等指标的调控,并建立了一些体系的化学合成新途径。 1. 借助于表面活性剂的软模板作用以及铅在强碱的作用下可以形成配合阴离子,首次 合成了电池材料PbO_2和Pb_3O_4纳米棒,其中Pb_3O_4的液相合成,在国际上尚未见报 道。此方法对其它两性金属及其氧化物也具有适用性,成功地合成了 Cu、Cu_2O、 CuO 和 ZnO 纳米管/纳米棒,并详细讨论了形成机理,为纳米结构液相合成开辟了 新途径。 2. 采用微乳法首次合成了氟化物体系的一维纳米结构,即高长径比的 BaF_2 纳米须,纳 米须的直径为40-80nm,长径比可达1000,为单晶结构。同时还合成了MgF_2纳米 棒和KMgF3纳米棒。 3. 采用水热法,由单源母体 K_3[Fe(CN)_6]出发,利用 K_3[Fe(CN)_6]缓释放出 Fe~(3+),首次 制备了磁性材料Fe_2O_3的分形结构,此分形结构具有明显的松树枝形貌,以Fe_2O_3 数枝为原料,通过还原-氮化,还制备了氮化铁,而且氮化铁仍然保持了原料Fe2O3 的树枝形貌,并对Fe_2O_3和氮化铁树枝的磁学性质进行了研究。同样,由单源母体 K_3[Co(CN)_6]出发,成功地制备了普鲁士蓝类似物 Co_3[Co(CN)_6]_2 的低维纳米结构, 通过精确控制反应条件,获得了不同形貌的Co_3[Co(CN)6]_2纳米结构,此合成方法也 是一条新的合成Co_3[Co(CN)_6]_2途径,具有简单,易控制等特点。 4. 采用微乳法辅助的溶剂热方法,成功地合成一系列磷酸盐体系的低维纳米结构,如 羟基磷灰石,稀土磷酸盐,磷酸铝等。通过精确地控制微乳体系的各项参数以及反 应物浓度,实现了产物形貌和尺寸的调控。此方法合成出的产物具有较高的结晶度。 5. 采用微乳法合成了 SrCO_3 纳米结构,通过精确控制反应条件,合成了如棒形,椭球 形,球形,片形等多种形貌的尺寸和形貌都非常均匀的SrCO_3纳米结构。对于SrCO_3 来讲,此方法具有较高的灵活性。
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