热分解法制备纳米材料

论文摘要

纳米材料的物理化学性能与其颗粒的形状、尺寸有着密切的关系。因此，单分散纳米材料的制备及其与尺寸相关的性能都成为近几年人们研究的热点之一。溶剂热分解法在制备单分散纳米材料方面取得了一定的进展，因此本文采用热分解法制备了两种不同性能的纳米材料。氧化锌ZnO作为一种宽禁带半导体具有独特的性质，在纳米光电器件、光催化剂、橡胶、陶瓷及化妆品领域有着广阔的应用前景，随着对不同形状的纳米ZnO的制备及其相关性能研究的不断升温，对其应用方面的研究进展不断深入，单分散纳米ZnO材料已经引起了人们越来越广泛的关注。锌铁铁氧体ZnFe2O4是一种尖晶石型铁氧体材料，具有反铁磁性。但是当颗粒小至纳米级别时，材料将会具有很好的磁学性能，近年来在电子、信息、通讯、环保、节能以及军事等领域广泛应用。因此，铁氧体纳米材料的制备、性质和结构的研究成为国内外研究的热点之一。本文首先对纳米材料的研究进展进行了初步的介绍，随后对ZnO材料及锌铁铁氧体ZnFe2O4材料的基本性能做了简要介绍。然后对于用热分解法制备的ZnO材料及锌铁铁氧体ZnFe2O4材料进行了相关测试，如X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱（PL）等，对于磁性材料铁铁氧体ZnFe2O4，我们还进行了磁滞回线、场冷却一零场冷却（FC-ZFC）、弛豫等相关测试和表征，并通过理论拟合来讨论其形成机理，其中突出成果如下：（1）采用热分解法制备纳米ZnO颗粒，通过在高温下分解Zn（Ac）2·2H2O得到不同形状的ZnO颗粒。研究了回流温度、回流时间、表面活性剂用量等参数对制备ZnO纳米材料的粒径及形貌的影响。（2）采用热分解法制备纳米锌铁铁氧体ZnFe2O4颗粒，通过在高沸点溶剂中分解Zn（Ac）2·2H2O及Fe（CO）5得到了单分散的纳米颗粒。磁滞回线测试表明其具有相当高的磁化饱和强度，因此具有了亚铁磁性。（3）对于纳米锌铁铁氧体ZnFe2O4颗粒，通过用真实粒径进行ZFC曲线拟合分析得到了材料的磁性来源及磁化机制。样品的磁性来源于颗粒内部磁性离子Fe离子的重新分布而获得的A-B超交换作用以及颗粒尺寸减小导致的表面效应的综合作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 纳米材料的研究
• 1.1.1 纳米材料的研究历史及发展趋势
• 1.1.2 纳米效应以及由其导致的奇异性能
• 1.1.3 纳米材料的制备方法、表征及应用
• 1.2 ZnO纳米颗粒的研究
• 1.2.1 ZnO的基本性质
• 1.2.2 国内外对纳米ZnO的研究进展
• 1.2.3 纳米ZnO的制各及应用
• 2O₄纳米颗粒的研究'>1.3 ZnFe₂O₄纳米颗粒的研究
• 1.3.1 尖晶石型铁氧体结构介绍
• 2O₄概述'>1.3.2 磁性材料ZnFe₂O₄概述
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 实验内容和测试仪器
• 2.1 热分解法
• 2.2 纳米ZnO颗粒的制备
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验过程
• 2O₄颗粒的制备'>2.3 纳米ZnFe₂O₄颗粒的制备
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验过程
• 2.4 测试仪器及方法
• 2.4.1 X射线衍射（XRD）
• 2.4.2 透射电子显微镜（TEM）
• 2.4.3 场发射扫描电镜（FESEM）
• 2.4.4 荧光光谱（PL）
• 2.4.5 磁学性能测试
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 热分解法制备纳米ZnO实验结果与讨论
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 六角片状ZnO纳米颗粒
• 3.1.3 钻石形ZnO纳米颗粒
• 3.1.4 热分解反应制备不同形貌纳米ZnO的影响因素
• 3.1.4.1 分解温度
• 3.1.4.2 保温时间对纳米ZnO粒径及形貌的影响
• 3.1.4.3 表面活性剂的影响
• 3.1.5 ZnO的光致发光性能
• 2O₄实验结果与讨论'>3.2 热分解法制备纳米ZnFe₂O₄实验结果与讨论
• 3.2.1 结构分析
• 3.2.2 磁学性能分析
• 3.2.3 磁性机理分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及专利
• 致谢