论文摘要
本论文旨在通过对钒基氧化物晶体结构的分析,探索其优异的结构对可见光、痕量气体和温度等的响应性能：同时,设计一些简单便利的普适性策略来合成钒基氧化物的纳米结构,以提高它们的响应性能。本论文的主要内容归纳如下：（1）通过对单斜相钒酸铋晶体结构的分析,作者首次提出了它对可见光、痕量气体和温度的多响应性能并且成功地合成了单斜相钒酸铋的纳米椭球。这些纳米椭球表现出比块材显著优异的多响应性能,从而使其有望应用于可见光响应的光催化剂、痕量气体传感器和温度指示剂,进而用来改善环境的质量和提高安全性。（2）在合成单斜相钒酸铋纳米椭球的过程中,一种通常称作四方白钨矿相钒酸铋的中间产物被成功地捕获并被完整地表征。通过仔细分析实验的结果,作者首次澄清了这种中间产物为BiVO4·0.4H2O而不是文献报道中所认为的四方白钨矿相钒酸铋。晶格扭曲的存在导致了BiVO4·0.4H2O是一种介稳相,这就注定了它会随着反应时间的增加逐渐转化为单斜白钨矿相钒酸铋。该研究结果不仅为探讨单斜相钒酸铋其它各种结构形式的形成机理提供了一种便利,而且为研究其它新型水合物的物相和结构提供了一种很好的思路。（3）作者首次提出了一种新颖的组装-熔合机理,成功地合成了单斜相钒酸铋的量子管。5 nm的超窄直径,1 nm的超薄壁厚和暴露的{020}晶面使得这些量子管具有明显优于块材的可见光响应的光催化性能和温度响应的热致变色性能。这种简单经济的合成策略有望拓展到合成其它无机化合物的量子管,进而提高它们的物理、化学性能。（4）作者首次成功地合成了六方相三氧化二钒的准立方块,并且系统地研究了尺寸和晶面与其对温度响应的金属绝缘体转变之间的相关性。表面能和晶粒间界连通性的差异,可以成功地解释三氧化二钒金属绝缘体转变强烈的尺寸和晶面依赖性。本工作不仅提出了一种合成小尺寸纳米晶的方法而且还提供了一种很好的平台去研究尺寸和晶面对温度响应的金属绝缘体转变的影响。
论文目录
摘要ABSTRACT第1章 绪论§1.1 引言§1.2 纳米材料的特异效应§1.2.1 表面效应§1.2.2 小尺寸效应§1.2.3 量子尺寸效应§1.2.4 宏观量子隧道效应§1.3 纳米材料机敏性能的研究§1.3.1 纳米材料对可见光响应的光催化性能的研究§1.3.2 纳米材料对痕量气体响应的气敏性能的研究§1.3.3 纳米材料对温度响应的热致变色性能的研究§1.3.4 纳米材料对温度响应的金属绝缘体转变性能的研究§1.4 本论文的选题背景和研究内容参考文献第2章 单斜相钒酸铋纳米椭球的合成及其多响应性能的研究§2.1 引言§2.2 实验部分§2.2.1 试剂§2.2.2 样品制备§2.2.3 样品表征§2.3 结果与讨论§2.3.1 样品的物相表征和形貌研究§2.3.2 单斜相钒酸铋纳米椭球对可见光响应的光催化性能§2.3.3 单斜相钒酸铋纳米椭球对痕量气体响应的气敏性能§2.3.4 单斜相钒酸铋纳米椭球对温度响应的热致变色性能§2.4 本章小结参考文献第3章 单斜相钒酸铋纳米椭球生长机理的研究§3.1 引言§3.2 实验部分§3.2.1 试剂§3.2.2 样品制备§3.2.3 样品表征§3.3 结果与讨论4·0.4H2O的鉴定'>§3.3.1 中间产物BiVO4·0.4H2O的鉴定4·0.4H2O演化成单斜相钒酸铋纳米椭球的过程'>§3.3.2 BiVO4·0.4H2O演化成单斜相钒酸铋纳米椭球的过程§3.4 本章小结参考文献第4章 单斜相钒酸铋量子管的合成及其双响应性能的研究§4.1 引言§4.2 实验部分§4.2.1 试剂§4.2.2 样品制备§4.2.3 样品表征§4.3 结果与讨论§4.3.1 单斜相钒酸铋量子管的表征§4.3.2 单斜相钒酸铋量子管的形成机理§4.3.3 单斜相钒酸铋量子管对可见光和温度的双响应性能§4.4 本章小结参考文献第5章 三氧化二钒准立方块的合成及其对温度响应的金属绝缘体变性能的研究§5.1 引言§5.2 实验部分§5.2.1 试剂§5.2.2 样品制备§5.2.3 样品表征§5.2.4 性能测试§5.3 结果与讨论§5.3.1 三氧化二钒准立方块的表征§5.3.2 三氧化二钒准立方块的形成机理§5.3.3 三氧化二钒准立方块对温度响应的金属绝缘体转变性能§5.4 本章小结参考文献致谢在读博士期间发表的学术论文和取得的研究成果
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