有機小分子模板控制的無機納米材料生長研究及結構、性能表征.pdf

1、本論文發(fā)展了利用有機小分子特別是生物小分子軟模板效應實現一維功能性納米材料的合成技術。利用多胺和氨基酸分子很好地控制了碲納米結構的生長。在溫和的水熱條件下，通過“氧化-聚合和共還原”機制一步法合成新穎的一維銀多肽核殼納米結構。利用外磁場和硫源小分子的協同效應合成了具有精細微納結構的剛性鏈狀硫化鐵微米棒，并成功控制論文產物的物相。通過此類方法合成納米結構的獨特性質表明了材料性能與其相應微觀結構之間有著直接的聯系。 (1)在80℃四

2、乙烯五胺水溶液中成功合成出寬200～300納米，長達幾百微米的尺寸均一的超長碲單晶納米帶。在分析其生長機理的同時，還研究了新鮮碲納米帶在溶劑如無水乙醇和去離子水中的穩(wěn)定性。研究結果發(fā)現，合成的碲納米帶在較長的儲存時間內會緩慢被侵蝕，同時伴隨著無定形碲及其氧化副產物如TeO2的形成。最終，所有結晶碲納米帶完全從溶液中消失。利用XRD、TEM、HREM和XPS技術，詳細地研究了納米帶的具體腐蝕過程以及結晶度和形態(tài)演變過程。此種化學合成法合成

3、的納米結構材料受普通溶劑侵蝕現象在以前還沒有報道過，它也暗示著通過其他化學方法得到的碲納米帶可能在溶液體系中并不穩(wěn)定。因此功能納米材料在合成后的儲存應受到特別關注。 (2)含不同官能團和結構構型的氨基酸如絲氨酸、賴氨酸和組氨酸在160℃水熱條件下表現出對于三方碲生長驚人的控制能力。在絲氨酸的控制下能獲得梭形卷曲、尖且柔軟末端的碲納米管。與之相反，賴氨酸(或胱氨酸，苯丙氨酸)和組氨酸的存在分別導致了超長尖端納米線和樹枝狀晶體的形成

4、。這一結果充分展示生物小分子的功能團模板效應。 (3)研究結果表明一維銀@肽類核-殼納米結構可通過溫和水熱一步反應合成得到，它是基于所謂的“氧化-聚合和同時還原”機理。絲氨酸的氧化和聚合與銀的還原同時進行。利用N,N二環(huán)己基碳酰亞胺和甲酸對絲氨酸聚合的促進和抑制作用，佐證了絲氨酸體系中銀納米結構生長的兩種機制。多肽在一維銀納米結構形成過程中具有決定性作用。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、質譜和XPS能譜為銀納米線外非晶包覆層的成

5、分和結構的檢測提供了有力的手段。還發(fā)現波長為397、513和532nm處新奇的光致發(fā)光現象是由于酰胺鍵的電荷轉移和肽鏈鏈間電子躍遷的作用。 (4)通過原位磁場協助下的水熱過程選擇性合成了磁鐵礦(Fe3S4)和白鐵礦(FeS2)的鏈狀剛性微米棒結構，每個復雜的微米棒結構都是由不同形態(tài)的精細結構單元組成。我們還研究了這些微米棒獨特的磁學性質和單一微米棒的電學性質。結果顯示這些硫化鐵礦物的磁性質與它們相應的微觀結構直接相關。隨著產物中