溶剂热法合成硒化物和氧化物纳米晶及其纳米复合结构

摘要

纳米晶的量子尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应等物理特性，赋予其有别于宏观物质的热、磁、光、电、敏感特性和表面稳定性，预期在光电子器件、传感材料、信息技术、生物医学以及化工等方面具有非常重要的应用前景。这使得纳米晶的合成和应用研究成为近二十年来的研究热点，但仍有许多难点需要解决，如合成单分散、粒径可控纳米晶并对其表面功能化仍存在很多问题。本论文针对硒化物和氧化物纳米晶的合成及其与不同表面态碳纳米管复合的问题展开研究工作。 首先，研究了采用溶剂热法在无水无氧条件下合成CdSe、TiO2、SnO2纳米晶的过程，结果表明：在300℃合成出单分散的直径为5-6 nm的CdSe半导体纳米晶，具有良好的自组装结构和强荧光效应。通过苯乙烯和丙烯酸的聚合反应，得到可应用于生物领域的直径为400 nm包裹有CdSe纳米晶的水溶性有机微球。 其次，以TOPO为溶剂，TiCl4为原料，通过非水体系合成出单分散、粒径为8 nm的球形二氧化钛纳米晶，在TiO2纳米晶的合成过程中通过加入表面活性剂油酸，可得到长30 nm、宽5 nm的棒状纳米晶。两种形态TiO2纳米晶在可见光下均具有强的光催化特性。这一体系还可扩展为以SnCl4为原料，合成单分散、粒径为5-8 nm的二氧化锡纳米晶，通过添加表面活性剂油酸，纳米晶具有肉眼可见的强蓝色荧光。 第三，在上述纳米晶合成的基础上，为得到性能更优异的纳米光电、微电子器件，对不同表面态碳纳米管与CdSe和TiO2纳米晶的复合材料的结构和性能进行研究。结果表明：CdSe半导体纳米晶可在双壁碳纳米管纤维束表面形成长达300 nm以上的一维自组装结构，另外，在CNTs@SiO2纤维表面均匀包裹半导体纳米晶的复合材料可避免CdSe淬灭，仍具有荧光效应。 最后，TiO2纳米晶与不同碳纳米管复合可得到不同的结构，当TiO2纳米晶与强酸和强碱处理的多壁碳纳米管复合，可得到分别以颗粒状和片层状包裹的TiO2/CNTs结构：当TiO2纳米晶与含氮的竹节状碳纳米管复合，可得到纳米晶在碳管管腔内、碳管表面吸附和碳管表面涂覆三种不同结构的复合产物。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1引言

1.2纳米晶简介

1.2.1纳米晶的特性

1.2.2纳米晶的合成方法

1.2.3纳米晶的应用

1.3溶剂热法合成纳米晶

1.3.1溶剂热法合成半导体纳米晶

1.3.2溶剂热法合成氧化物纳米晶

1.4纳米晶复合碳纳米管

1.4.1碳纳米管

1.4.2碳纳米管与纳米晶的复合方式

1.5课题提出

第二章实验仪器与设备

2.1实验主要原料

2.2实验设备

2.3反应系统

2.4测试仪器

第三章硒化镉纳米晶的合成及性能研究

3.1前言

3.2溶剂热法合成硒化镉纳米晶

3.2.1实验

3.2.2 CdSe纳米晶的结构表征

3.2.3 CdSe纳米晶的合成机理

3.3 CdSe纳米晶的光学特性

3.4有机物包裹CdSe纳米晶研究

第四章二氧化钛纳米晶的合成及性能研究

4.1前言

4.2 TiO2纳米晶的合成

4.2.1实验

4.2.2TiO2纳米晶的结构表征

4.3 TiO2纳米晶合成分析

4.3.1反应物对TiO2纳米晶的影响

4.3.2其他因素对合成的影响

4.4 TiO2纳米晶的形态控制

4.4.1实验

4.4.2TiO2纳米晶合成的形态控制

4.4.3不同形态TiO2纳米晶的光催化性能

4.5TiO2纳米晶的合成机理

第五章二氧化锡纳米晶的合成及性能研究

5.1前言

5.2 SnO2纳米晶的合成

5.3 SnO2纳米晶的荧光效应

5.4 SnO2纳米晶荧光效应形成机理

第六章纳米晶与碳纳米管复合研究

6.1前言

6.2 CdSe纳米晶在碳管束表面一维自组装

6.3 CdSe纳米晶复合CNTs

6.3.1 CdSe纳米晶直接复合CNTs

6.3.2 CdSe纳米晶复合CNTs@SiO2纤维

6.4TiO2纳米晶复合多壁碳纳米管

6.4.1实验

6.4.2酸处理碳纳米管复合TiO2

6.4.3碱处理碳纳米管复合TiO2

6.5TiO2纳米晶复合竹节状碳纳米管

第七章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢