一维无机纳米线的模板法制备及应用研究

发布时间：2022-02-14 23:13

　　一维纳米线结构由于其在光学、热学、电磁学及光电转换等方面的应用潜力,已日益引起越来越多的关注。具有高长径比的纳米线可以作为一种良好的能量传递材料,经过合理的组装手段可有效地用于制造基于电子、光子、声子等粒子传递来实现其功能应用的器件。同时,许多纳米线本身也可作为模板来合成其它一系列的一维纳米线。硫族元素及化合物是一类非常重要的材料,其中多种硫族化合物在热电和光电方面具有优异的性能。本课题组之前也成功合成了超细均一的碲纳米线,并以其为模板通过水热和溶剂热方法能够有效地制备多种碲化物纳米线和碳纤维等。但是由于碲纳米线产量较低,所以尽管得到的一维碲化物纳米材料具有优异的光电、热电和光导等性能,却难以将其转换为具有实用化的功能器件。本论文将围绕在如何实现超细碲纳米线的规模化制备的关键科学问题上展开实验研究,并探索以其为模板来大量合成其他碲化物纳米线材料和杂化材料。所取得的主要研究成果如下：1、成功实现了超细碲纳米线的一次性亚千克规模的制备。利用水热法一次性可以获得多达150克的均一高质量的超细碲纳米线,该纳米线的直径为7-9纳米,与原合成方法得到的产物相比没有差别。本工作创新之处在于：在原实验... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

六种不同的一维纳米材料的合成方法示意图

在多孔膜中的通道为一维的纳米结构的合成（图1.4)提供了另外一种模扳。此方法是由Martm和其他几个人发现的64。两种最常用类型的多孔膜是：包含轨道烛刻通道的聚合物薄膜和具有阳极她刻毛孔的氧化招薄膜。它们都能够从不同的j家购买获得，这些厂家包括Nuclepore，Poretics和Whatman。米用轨道烛刻技术通过利用重离子福射可以在聚合物薄膜（6±20微米厚）（核裂变）表面产生损坏的斑点。然后，这些斑点通过化学烛刻放大后，可以产生均勾的，圆柱形的孔渗透薄膜65。使用这种方法制造的微孔往往随机分散在膜表面，它们的方向可以倾斜表面法线多达34度。多孔氧化招膜通常是通过培箱在酸性介质中阳极氧化制备66，它们通常表现为一个呈六角形二维排列的相对大小均勾的圆柱形孔洞。不同于轨道t虫刻制成的聚合物膜，氧化招膜的毛孔相对于表面法线很少或没有倾斜，并且孔密度也高得多。许多材料己经可以使用这类楨板成功合成，典型的例子比如金属67，半导体68,陶瓷69，和有机聚合物?等等。对这样技术的唯一的局限是要求材料可以通过使用各种物理或化学方法得以彼注入到孔中。除了使用气相蒸发和溶液相沉积，对于具有相对低的溶点的金属（例如Bi )来说，其可以直接作为液

的蹄纳米线上。然后，于160-18(rC的温度下，吸附于蹄纳米线上的葡萄糖分子开始聚合，碳化并最终形成Te@碳质纳米电缆结构（图1.9a)。在没有碲纳米线存在的情况下，葡萄糖分子仅仅通过一个均相成核过程聚合并碳化为碳球一维模板的引入，可在水热碳化过程屮引入非均相成核机制并使得碳质沿着模板的表而生长，从而避免碳球的形成')2。当把产物中的蹄纳米线核刻烛掉，我们可以得到具有弹性的碳纳米纤维（阁1.%)。山于硫纳米线非常细并且碳纳米纤维本身具有溶胀性，因而我们很难看到刻她掉碲核后而留下的空洞。模板导向的水热碳化过程最大的优点在于，可以精确的控制碳质层的厚度。通过系统的研究，发现反应时间、反应温度以及蹄/葡萄糖的比例是决定丁6@碳质纳米电缆结构直径的关键因素。通过调节反应条件


本文编号：3625440