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利用表面活性剂辅助的溶液路线在金属基片上生长异质结构纳米材料及性能研究
作 者: 卓玉江
导 师: 褚莹
学 校: 东北师范大学
专 业: 物理化学
关键词: 异质结构 表面活性剂 纳米材料 自组装 光催化
分类号:
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
在金属基片上实现“自下而上”的设计生长具有特殊结构和形貌的纳米材料,尤其是金属、半导体及其异质结构的纳米复合材料,并推动其在分子材料、光电器件及光催化过程中的应用,是当前纳米科学研究的热点之一。本论文在课题组前期工作的基础上,以胶体与界面化学的基本原理为基础,以不同类型的表面活性剂分子在溶液中自组装形成模板,并利用其特有的选择吸附性能作为结构导向剂,实现在不同金属基片上金属及金属异质结构纳米材料及其组装体的可控制备。对所制备的纳米材料进行了系统的表征和性能研究,探讨了表面活性剂在合成纳米材料过程中对产物形貌、组成及结构的调控作用。分别利用阳离子、阴离子和聚合物表面活性剂,室温下在金属基片上合成了一维的Ag纳米棒及其自组装结构,考察了表面活性剂在反应过程中对金属粒子的成核、生长及自组装结构的影响。在表面活性剂辅助下,溶液中设计合成了具有光催化活性的Ag修饰的ZnO异质结构,通过Ag的修饰,可以促进ZnO表面电荷的转移,抑制电子与空穴的复合,增强其光催化氧化活性,表现出良好的紫外光催化性能。在低温下,利用光沉积的方法在锌基片上合成了Ag/ZnO异质结构纳米晶。在表面活性剂的参与下,利用水热反应,合成了具有增强的光致发光性能的银-聚咔唑核壳型复合物纳米材料。在不同表面活性剂的引导下,利用水热反应,在Zn基片上大面积的合成ZnS及Ag/ZnS复合物纳米结构,并探索了表面活性剂的种类、用量及反应时间等因素对产物形貌及性质的影响机理。本论文以简单的湿化学路线,在体系中引入表面活性剂控制反应物的成核与生长速度,并利用其在晶面上选择性吸附和保持反应体系的分散性等独特性能,实现了在金属基片上大量的合成低维的金属及其异质结构纳米材料。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-6 目录 6-8 第一章 引言 8-49 1.1 纳米材料简介 9-21 1.1.1 纳米材料的特殊性能 9-12 1.1.2 纳米材料的合成方法及表征 12-18 1.1.3 纳米技术的应用 18-21 1.2 表面活性剂辅助下合成纳米材料的研究进展 21-28 1.2.1 以表面活性剂为模板制备纳米材料 22-25 1.2.2 表面活性剂在纳米材料合成中的作用 25-28 1.3 基片上生长纳米材料 28-33 1.4 异质结构材料的合成 33-35 1.5 银、氧化锌及其复合物纳米材料 35-40 1.6 本论文选题的意义及主要研究内容 40-41 参考文献 41-49 第二章 表面活性剂辅助下在铜和铝基片上生长 Ag 纳米结构及其组装体 49-62 2.1 引言 49-50 2.2 实验部分 50-51 2.3 结果和讨论 51-58 2.3.1 结构与形貌表征 51-52 2.3.2 不同表面活性剂对产物形貌的影响 52-55 2.3.3 反应速度对产物形貌的影响 55-56 2.3.4 H~+的作用及对产物形貌的影响 56-58 2.4 结论 58-59 参考文献 59-62 第三章 银掺杂的异质结构复合物的合成及形成机理研究 62-86 3.1 引言 62-63 3.2 低温下,Zn基片上Ag/ZnO异质结构的制备和表征 63-68 3.2.1 实验部分 63-64 3.2.2 结果与讨论 64-68 3.3 一锅煮方法制备银修饰的氧化锌及光催化性能研究 68-76 3.3.1 实验部分 69-70 3.3.2 结果与讨论 70-76 3.4 PVP辅助下银-聚咔唑核壳型复合物的形成机理研究 76-80 3.4.1 实验部分 76-77 3.4.2 结果与讨论 77-80 3.5 结论 80-82 参考文献 82-86 第四章 锌基片上硫化锌及银-硫化锌异质结构的制备和表征 86-105 4.1 在锌基片上生长硫化锌纳米结构 86-94 4.1.1 引言 86-87 4.1.2 实验部分 87-89 4.1.3 结果与讨论 89-94 4.2 在锌基片上Ag/ZnS异质结构的制备和表征 94-102 4.2.1 引言 94 4.2.2 实验部分 94-95 4.2.3 结果与讨论 95-102 4.3 结论 102-103 参考文献 103-105 结论 105-106 后记 106-107 在学期间公开发表论文及著作情况 107-108
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