一维无机功能材料的注射CVD法和微乳液法合成及物性研究

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	一维无机功能材料的注射CVD法和微乳液法合成及物性研究
	赵志刚
学位类型	博士
导师	成会明
	2006-05-10
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料学
关键词	一维纳米材料 Cvd法微乳液法合成场发射性质
摘要	一维纳米结构或材料在纳米科学和技术领域占据着十分重要的地位。纳米线、纳米棒、纳米管和纳米带是一维纳米结构或材料的基本结构，这些结构对于研究由纳米尺寸效应带来的特殊的电学、光学和其他物理化学性质提供了极佳的模型，同时这些结构也是构建纳米器件和功能材料的基本单元，因此有着十分重要的理论和应用价值。在一维纳米材料的合成方法中，按照制备的环境是气体还是液体，可以分为气相法和液相法。本论文采用注射化学气相沉积法在不同的基体材料上合成了纳米碳管，同时发展了一种通用的水溶液微乳法合成了一系列无机一维纳米结构，并选择单壁纳米碳管绳和SiOx纳米线开展了场发射性能方面的研究。 1．采用注射化学气相沉积法，用二甲苯为碳源，在石英基板上合成了定向的多壁纳米碳管阵列，在SiC粉末表面，合成了定向的多壁纳米碳管；使用酒精为碳源，合成了一系列具有特殊形貌的碳结构，包括意大利通心粉状纳米炭纤维、树枝状纳米炭纤维、直径周期变化的炭纤维、“炭柱”，网状单壁纳米碳管等。在炭纤维表面，通过调整注射法的工艺参数，生长出均匀分布的短的多壁纳米碳管、定向的多壁纳米碳管束和长的多壁纳米碳管，生长温度被证明是形成各种形态的关键因素；合成出鸟巢状多壁纳米碳管/Si复合材料作为锂离子电池负极材料，具有良好的循环性能和较高的容量。 2．采用嵌段共聚物软模板技术，探索和发展了一种通用型强、可调控且条件温和、操作简单、成本低廉的微乳法来制备各种一维无机纳米材料。合成的Mg(OH)2纳米管具有较小的直径（小于10 nm）和较大的比表面积(64 m2/g)；合成的羟基磷灰石的尺寸与牙龈中的羟基磷灰石晶体尺寸近似；合成的单晶CoFe2O4纳米棒具有很大的磁矫顽力（室温下2400 Oe）；合成的掺Fe的ZnO纳米线的吸收光谱展示出较大的红外移动。此外，有的材料能够自组装成各种超结构，如合成的Co(OH)2 (CO3)0.5(2-x).nH2O能够分别组装出海胆状和鲜花状的超结构。 3．由于大的长径比和良好的定向性，定向单壁纳米碳管绳表现出优异的场发射性能，具有低的开启电场和阈值、大的场增强因子。在沉积SiOx纳米线的硅基板上，观察到一种有趣的场发射电流振荡现象，并可归结于电荷聚集的影响。在宏观长度的单壁纳米碳管绳进行场发射测试时，如碳管绳在通电状态与对面阳极接触，将产生发光。对这一现象进行延伸，将单壁纳米碳管绳代替传统的钨丝做为白炽灯灯丝，发现其发光光谱不是典型的黑体辐射，在红外区其发射完全被抑制，这可能是由于单壁纳米碳管绳灯丝松散的纤维状结构引起的光子禁带效应所致。
页数	143
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16919
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	赵志刚. 一维无机功能材料的注射CVD法和微乳液法合成及物性研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.