无机物纳米管、棒和空球的制备、结构及形成机理研究

摘要

该论文发展了化学路线制备一维纳米材料和纳米空球的制备技术.利用溶剂热合成路线合成了碳纳米管和碳纳米棒,提出了一种新的成棒机理.并用其作模板合成了相应的一维碳化物纳米棒.用简单的化学路线合成了高质量的BN空球.同时,作者也对超声化学路线制备纳米材料进行了初步的研究,在室温下合成了单质硒的纳米棒.详细内容归纳如下:1.作者在前人工作的基础上,发展了一种新的化学路线,在200℃相对低的温度下,采用不同的金属纳米粒子作催化剂分别制得了多壁碳纳米管和碳纳米棒.并对其可能的形成机理进行了研究,提出了一种新的成棒机理.并在此基础之上,利用制备碳纳米管的原料四氯乙烯做碳源,用不同的化学路线分别合成了碳化钛和碳化硅纳米棒.在制备碳化钛的反应路线中,用含氮的有机溶剂作为亲核试剂,和金属钛粉反应,在相对低的温度(500℃)下合成了碳化钛的纳米棒.而在制备碳化硅的过程中,用金属钾作还原剂,四氯化硅做硅源在600-700℃的温度下制得了碳化硅的纳米棒.2.设计了一个低温合成BN的反应路线,以BBr<,3>作硼源和NaN<,3>为氮源,在高压反应釜中于500℃直接反应,制备出了结晶良好的六方相BN.采用多种表征手段对其进行了表征.形貌研究显示产物主要由纳米粒子和纳米空球组成,从电镜中观测,可粗略估计空球的产率为30-40％,据我们所知,这是目前最高的产率.3.作者运用超声能够驱动诸如还原、溶解和分解等化学反应在常压下进行这一化学原理,利用超声产生的氢自由基的强还原性在常温下还原亚硒酸制备了硒纳米棒.并通过各种手段诸如XRD、TEM和ED对其进行了表征,形貌研究显示产物为硒纳米棒.其成棒主要是由硒结构单元的各向异性的本质决定的,也就是说由六方相硒的无限螺旋状的链状结构决定的.

目录

文摘

英文文摘

第一章纳米材料的研究进展

§1.1引言

§1.2纳米材料的结构

§1.2.1纳米固体的晶体结构

§1.2.2纳米材料的电子结构特性

§1.3纳米材料的特异效应、性质、用途和制备

§1.3.1纳米材料的特异效应

§1.3.2纳米材料的性质

§1.3.3纳米材料的用途

§1.4纳米材料的制备

§1.4.1纳米材料的制备方法概述

§1.4.2低维纳米材料制备技术的最新进展及发展趋势

§1.5水热和溶剂热技术合成纳米材料

§1.5.1纳米材料的水热合成技术

§1.5.2纳米材料的溶剂热合成技术

§1.6碳纳米管简介

参考文献

第二章低温合成碳纳米管和碳纳米棒的新路线

§2.1引言

§2.2碳纳米管的制备

§2.3低温溶剂热合成碳纳米管和碳纳米棒

§2.3.1反应路线的设计

§2.3.2样品的制备与表征

§2.3.3结果与讨论

§2.3.4结论

§2.4本章小结

参考文献

第三章碳化钛和碳化硅的合成与表征

§3.1引言

§3.2化学剪刀组装路线制备碳化钛纳米棒

§3.2.1反应路线的设计

§3.2.2样品的制备与表征

§3.2.3结果与讨论

§3.2.4结论

§3.3中间模板路线合成碳化硅纳米棒

§3.3.1反应路线的设计

§3.3.2样品的制备和表征

§3.3.3结果与讨论

§3.3.4结论

§3.4本章小结

参考文献

第四章简单的化学路线合成无机富勒烯结构的BN空球

§4.1引言

§4.2高质量氮化硼空球的合成

§4.2.1反应路线的提出

§4.2.2样品的制备与表征

§4.2.3结果与讨论

§4.2.4结论

§4.3本章小结

参考文献

第五章超声化学路线合成单质硒纳米棒

§5.1超声及超声化学的概述

§5.2聚合物及生物材料的超声化学合成

§5.3无机纳米材料的超声化学合成

§5.4声化学路线合成硒纳米棒

§5.4.1非金属硒的用途及制备进展

§5.4.2实验过程与表征方法

§5.4.3结果与讨论

§5.4.4结论

§5.5本章小结

参考文献

附录博士期间完成的论文及参与的工作

致谢