可控合成Mg掺杂ZnO纳米晶的化学动力学研究

摘要

本文用反注入法，以傅里叶变换红外光谱(FTIR)为工具，对羧酸盐与十八醇(ODA)在非配位溶剂十八烯(ODE)中的醇解反应进行化学动力学研究。在此基础上，研究前驱体反应活性和Mg掺杂ZnO纳米晶的形貌、性质之间的联系。所获得的这些知识对纳米晶的可控合成有一定的指导作用。
　　本文内容如下:
　　1.对纯ZnO和MgO纳米晶合成时的醇解反应进行化学反应动力学研究。以FTIR为工具定量检测产物酯的浓度，获得相应的反应动力学数据，并指导掺杂纳米晶的合成。
　　2.改变反应物前驱体中硬脂酸锌(Zn(St)2)与硬脂酸镁(Mg(St)2)的比例和掺杂反应的温度以得到不同形貌和性质的纳米晶。实验结果表明纳米晶的最终形貌与反应前驱体中Zn(St)2和Mg(St)2的相对反应活性有关，而反应活性又受到反应温度与掺杂物在前驱体中所占的比例影响。我们以超细纳米线的合成为例证明可以通过同时调节反应温度和镁前驱体的比例来控制产物的形貌和性质。
　　3.改变羧酸锌的种类以改变锌前驱体的反应活性来研究化学反应动力学在掺杂纳米晶中的应用。首先，合成Zn(My)2和Zn(De)2两种前驱体，并进行红外光谱和热重分析。其次，用它们合成纯ZnO纳米晶并检测其初始反应速率。最后，根据反应动力学数据选择超细纳米线合成的条件并获得预期的实验结果。另外，对比实验的结果也说明掺杂纳米晶的形貌并不受外加羧酸的影响。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 胶体纳米晶简介

1．1．1 胶体纳米晶的性质

1．1．2 胶体纳米晶半导体的应用

1．2 ZnO的基本性质

1．2．1 ZnO的基本物理性质

1．2．2 ZnO的晶体结构

1．3 ZnO纳米晶的合成方法

1．3．1 低温溶液法合成ZnO纳米晶

1．3．2 高温溶液法合成ZnO纳米晶

1．4 掺杂纳米晶的化学反应动力学研究

1．4．1 掺杂纳米晶合成的研究

1．4．2 反应动力学研究的意义

1．4．3 化学反应动力学的研究进展

1．5 本文的主要研究内容与意义

第二章 纯ZnO、MgO纳米晶合成的反应动力学研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器和试剂

2．2．2 ZnO及MgO纳米晶的合成

2．2．3 红外光谱样品的制备与检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 红外光谱的动力学定量分析研究

2．3．2 化学反应动力学研究方法的选择

2．3．3 初始反应速率拟合曲线的选择及依据

2．3．4 实验条件的选择

2．3．5 反应级数的测定

2．3．6 反应活化能的测定

2．4 本章小结

第三章 反应动力学在Mg掺杂ZnO纳米晶合成中的应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 Mg掺ZnO纳米晶的合成与提纯

3．2．3 Mg掺ZnO纳米晶的表征

3．3 结果与分析

3．3．1 Mg掺杂ZnO纳米晶的TEM

3．3．2 Mg掺杂ZnO纳米晶的UV

3．3．3 Mg掺杂ZnO纳米晶的HRTEM

3．3．4 Mg掺杂ZnO纳米晶的性质总结

3．3．5 体积效应的研究

3．4 本章小结

第四章 配体对Mg掺杂ZnO纳米晶的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 锌前驱体的合成与表征

4．2．3 不同锌前驱体初始反应速率的测定

4．2．4 Mg掺ZnO超细纳米线的合成与表征

4．3 结果与分析

4．3．1 锌前驱体的表征

4．3．2 锌前驱体的反应活性

4．3．3 掺杂ZnO超细纳米线的性质

4．3．4 加酸掺杂超细纳米线的性质

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

个人简历

硕士期间研究成果