一维纳米结构材料的液相控制合成与形成机理研究

【摘要】： 本论文主要探索液相法合成一维纳米材料，并对所制备的纳米材料进行了详细的表征，对它们的形成机理进行了简单的探讨。主要内容归纳如下： 1．发展了表面活性剂辅助的水热路线来制备无机化合物纳米带。在十二硫醇的辅助下，利用二硫化碳、氨水、四氯化锡作为反应试剂，在180℃水热反应24小时，大规模的制备了单晶的SnS_2纳米带。在此水热体系，十二硫醇可以覆盖在初生的SnS_2晶核表面，阻止其被过量的S~(2-)溶解。它可以与Sn~(4+)配位，控制溶液中自由离子的浓度，从而控制了SnS_2成核速度。它选择性地吸附在SnS_2某些晶核面上，导致其它晶面的优先生长，最终使SnS_2晶核生长为纳米带结构。通过十二胺辅助的水热合成路线，首次制备了PbI_2纳米带束。通过简易的超声，可以得到单根的单晶PbI_2纳米带。十二胺一方面作为布鲁斯特碱控制PbI_2的成核速度，另外一方面作为软模板来引导纳米带束的形成。以上SnS_2纳米带以及PbI_2纳米带束的研究工作均发表在Journal of Nanoscience and Nanotechnology上。 2．采用直接的水热热解单分子前驱体Sn(CH_3CH_2OCS_2)_4路线，获得了一维叶子形的SnS_2纳米晶。基于不同时段的透射电镜观察，叶子形的SnS_2纳米晶可能是通过产生SnS_2层状薄片-破裂成纳米片-组装、卷曲这一过程形成的。此研究结果正在审稿中。 3．利用新颖的配合物辅助的水热路线，制备了超长的Ag／C纳米电缆。通过室温化学刻蚀所制备的Ag／C纳米电缆，首次获得了超长高品质的碳质纳米管。介绍了一种新的引入客体材料进入纳米管的办法：利用所制备的Ag／C纳米电缆为模板，通过与与银核的化学反应，客体材料能被引入碳质纳米管中。我们以引入Ag_2Se进入碳质纳米管为例，详尽表征了这种包裹结构。这些研究结果发表在Inorganic Chemistry上。 4．利用表面活性剂辅助的溶剂热路线，制备了纳米粒子组装的Ag_2S纳米棒和纳米管。Ag_2S的生成包括两个阶段：在起初的几小时，产品是AgSCN。它接下来被缓慢的转变成Ag_2S。油酸钾可扮演两种角色：一方面，它作为软模板控制着初始AgSCN的形貌。另一方面，它可作为粘结剂去构造Ag_2S纳米棒和纳米管。所制备的Ag_2S纳米管在室温可展示两个发射谱，这可能归于微小纳米粒子组装造成的缺陷结构。以上的研究结果发表在Journal of Crystal Growth上。 5．利用表面活性剂辅助的水热路线，制备了有机金属三(8-羟基喹啉))合铝纳米棒束。表面活性剂十二烷基苯磺酸钠起着与Al~(3+)离子结合从而限制三(8-羟基喹啉)合铝的成核与生长速度以及作为软模板的作用功能。相比较报道的非晶纳米颗粒荧光谱，正如制备的三(8-羟基喹啉)合铝纳米棒束显示明显的蓝移。与同样水热方法制备的亚微粒子相比，它具有更高的发光强度。此研究结果发表在Chemistry Letters上。