表面具有台阶结构纳米材料的制备及其性质研究

发布时间：2020-12-24 18:55

　　台阶结构（Stepped structure）是晶体生长过程中在晶粒表面形成的平面位错,包含台阶边缘（Step edge）、平面（Terrace）、扭折（Kink）等。台阶结构不仅会改变材料表面微/纳米尺度上的拓扑形貌,而且台阶边缘和扭折上存在着许多不饱和配位的原子,会改变材料表面的物理、化学性质（如:分子的吸附/解吸附能力、表面能、电子传递性能等）。因此简单、有效地制备台阶结构不仅有利于研究不同材料表面台阶结构的理化特性,更有利于扩展材料的功能和应用范围。目前,已有的制备方法主要基于经典晶体生长理论,如螺旋生长、二维成核生长、外延生长等,这些方法通常需要严格控制过饱和度或者以晶体结构匹配的材料作为基底,制备条件要求高、不易大规模制备。近几年,基于纳米颗粒自组装的非经典晶体生长理论被越来越多的人接受和研究。已有的研究表明,在生长过程中纳米颗粒之间通过取向连结（Oriented attachment）的生长方式可以形成平面位错,这为台阶结构的形成提供了可能。但是取向连结生长需要纳米颗粒达到晶体结构上的有序排列,这主要依靠布朗运动主导的颗粒冲撞和旋转过程,具有很强的随机性、不容易控制。本课... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

（a-d）L-胱氨酸台阶结构

图 1.2 LaMer 曲线：结晶过程中过饱和度与时间的函数[8]e 1.2 LaMer plot: Supersaturation of crystallization as a function o制了 LaMer 结晶曲线，从图 1.2 中可以看出[8]，曲线阶段 I 到阶段 II 是晶核的形成过程，该过程中存在“和度大于“成核能垒”时，溶液内的晶核成核过程才 以及后续都是晶体生长的过程。当晶核形成进入生长逐渐减小，在这个过程中晶核的生长与晶核的半径 rr* =RT2γVmr 长速度为零，即达到平衡状态，晶核不生长，则此时rzero=2γVmRTr*r =2γVmRTlnS态的晶核只是理想状态或者极少数情况，绝大部分晶

如果晶核尺寸小于临界尺寸，晶核就会趋于溶解液成为溶液体系中尺寸较大的晶体生长的物质来源。斯特瓦尔登成熟机制（Ostwald Ripening）”所描述的晶体整体生长速率的主要因素有：反应体系的温度、晶体的整体生长，不同晶面在同一生长环境中的生长速：晶体各个晶面的表面能、体系中的修饰剂或者磁场，根据 Wulff 定律[12]，晶体最终的形貌是由晶体所有面能之和的最小值决定。即表面能高的晶面方向生长面，甚至在晶体表面消失[13]，而表面能低的晶面生长在控制晶体生长的过程中需要全面地考虑这些因素，同晶面的生长速率就可以达到控制晶体形貌的目的。分为成核和生长两个步骤，物质都是以游离的原子或过饱和度与结晶速率的关系类似于液相结晶。


本文编号：2936145