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《华中师范大学》 2001年
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TiC和TiN纳米材料的合成研究

程筠  
【摘要】: 纳米是一种几何尺寸的量度单位,它的长度为一米的十亿分之一,它正 好处于以原子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏观世界 的中间地带,也是物理、化学、材料科学、生命科学以及信息科学发展的新 领地。一般说来把组成相或晶粒结构控制在100纳米(nm)以下的长度尺寸 的材料称为纳米材料。 纳米材料体系所具有的独特性质和新的规律,使人们意识到这一领域是 跨世纪材料科学研究的“热点”,它的发展很可能给物理、化学、材料、生物、 医药等学科研究带来新的机会。多学科交叉、互相影响将成为新的生长点, 为交叉学科的发展提供新的思路,从而促进高新技术的发展。 纳米材料由于尺寸小、比表面积大和量子尺寸效应使它具有不同于常规 固体材料的新的特征,如原来是良导体的金属,当尺寸减小到纳米量级时就 变成非金属型;原来是绝缘体的物质,当尺寸减小到几纳米或几十纳米时电 阻大大下降,失去了绝缘体特性;常规固体在一定条件下物理性能是稳定的, 在纳米状态下,颗粒尺寸对性能产生强烈的影响等等,这些新奇的特点使得 纳米材料在催化、光学、工业生产等各个方面都有着广阔的应用前景,因此, 纳米材料目前已经成为材料科学、物理学及化学等学科的前沿热点。1990年 7月在美国巴尔基摩召开了国际第一届纳米科学技术会议,正式把纳米材料科 学作为材料科学的一个新的分支公布于世。纳米材料科学的诞生标志着材料 科学已进入了一个新的层次,也大大丰富了21世纪凝聚态物理的研究范围。 在本文中,作者对纳米材料的结构及特性、在实际中的应用和现在我国纳 米材料发展的状况等几方面进行了比较全面的介绍;尤其对碳纳米管这种有 重要意义的纳米材料从发现、制备和应用各方面进行了阐述;对几种钛系列 化合物的纳米材料,特别是碳化钛、氮化钛的纳米棒、纳米线等纳米材料的 制备及合成进行了研究,对其形貌、晶体结构、组分和影响其生长的工艺条 I。自辜弓。I 巧半壹If ;ly寸 w’。。。。、。-八ASTER S THESIS 件进行了摸索和初步的分析,有关的生长机制也作了分析与讨论,本论文的 主要内容如下: l 采用有机气体催化热解的方法合成了碳纳米管,对其形貌和组分都进行 了一定的分析,并对影响碳纳米管合成质量的各个因素进行了较为详细的探 i。, 2合成了多种h 的纳米材料,包括用不同的方法合成* 纳米棒、纳米 线和纳米球,分别对它们的结构特征、形貌特征及生长机制进行了阐述。 3合成了h 的纳米绳,同样也对合成的纳米绳的形貌和结构进行了分析, 对其生长机制也进行了初步的探索。
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