几种纳米线组装体的结构设计与性能研究

发布时间：2020-03-30 05:26

【摘要】：在材料科学与高新技术的研究领域中,将杂乱无序的纳米线组装成宏观尺度有序的组装体结构是实现对一维纳米材料性能控制和提升的重要前提。因此,制备纳米线宏观组装体是解决纳米材料未来应用的一个关键科学问题。此外,与无序的结构相比,自组装产生的纳米线多级结构可能会提升原有的性能并有可能产生新功能。精确控制不同尺寸、组分纳米线的取向、位置和间距,设计宏观尺度纳米线多级组装体对于实现其在高新技术领域的广泛应用至关重要。近年来,虽然纳米材料组装技术已经取得了很多的进展,但是仍需要发展有效的纳米线组装方法,构筑纳米线组装体,并基于此研制具有新颖性能的的纳米器件。因此,寻找一种廉价、高效的组装方法实现一维纳米材料可控组装和应用探索是我们研究的目的和方向。本文介绍了两种纳米线自组装策略,例如W18O49纳米线在二维石墨烯片上的自组装策略、包覆二氧化硅的Fe3O4-Ag纳米线的磁场诱导组装。同时,还研究了不同纳米线组装体的功能和应用,例如气体传感性能、超电容性能、磁场感知和磁热效应等。主要研究结果总结如下:1.发展了一种简单有效的自组装方法,制备了二维石墨烯片与一维W18O49纳米线的组装体复合材料。在组装过程中,通过调控前驱体六氯化钨和石墨烯片的重量比(0.2%,0.5%,1%和1.5%),制备了组分不同的石墨烯-W18O49纳米线材料。2.发展了一种磁性诱导纳米线组装方法,制备了包覆二氧化硅的Fe3O4-Ag纳米线组装体。通过包覆二氧化硅,调控了磁性纳米线之间的相互作用和纳米线与外加磁场的相互作用,成功制备了高取向度的纳米线功能薄膜。3.基于纳米线多级结构,探索了纳米线结构、组分与性能之间的关系,构筑了纳米功能器件。对自组装制备的W18O49纳米线/rGO复合材料进行了气敏性能研究,系统地解释了性能与组装体结构与性能的关系。阐述了甲苯气体检测的组装结构传感机制。其次,通过磁场诱导制备了 SiO2包覆的Fe3O4-Ag纳米线各向异性自组装膜,与无序纳米线薄膜相比表现出更高的磁化特性,并且在不同角度的磁场下显示出高度的各向异性磁化。并且,基于这种自组装纳米线薄膜独特的物理化学特性,我们研究了它的磁热特性。此外,通过使用W18O49/rGO复合材料,设计了电致变色超级电容器。研究了结构与膜厚对电致变色、超级电容性能的影响机制。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.1;TM53

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