汞盐和单质纳米材料的制备及其性能研究

论文摘要

汞盐和单质纳米材料具有优良的光电性能,在电磁元器件、电-光设备、电化学、催化材料、生化分析、仿生工程等多方面有着广泛的应用前景。本论文通过纳米技术和仿生技术的结合,模仿生命过程中“自下而上”的组装方式,采用活体生物膜和仿生支撑液膜为模板,围绕汞盐及单质纳米材料的制备及性能研究进行了一系列研究工作。本文还对高速离心沉降法用于金属单质纳米材料制备的可行性进行了初步探索。首先,利用以生物蛋膜为基体的支撑液膜法（SLM）首次在同一体系中同步合成出了由纳米粒子自组装而成的氯化亚汞空心微球和硫化汞纳米晶。该方法通过载体对某一金属离子的选择传输,使两种不同价态的产物在生成的同时得以实现同步分离。另外在本节还利用洋葱鳞茎内膜构筑反应体系,模仿生物矿化过程,对HgS晶体的形貌进行调控。在上述研究的基础上,我们对生物模板未加修饰,在温和条件下（常温常压）,以洋葱鳞茎内膜膜板诱导合成了具有棒状结构的纳米硒,用蛋壳内膜为模板诱导合成了规则球型结构的硫粉体材料,并对其形貌结构进行了表征,光学性质研究表明所合成的硒具有明显的纳米结构特征。通过变换原料、反应时间、浓度,探讨了各种因素对于产物形貌结构的影响,并在此基础上结合生物膜有机官能团的分布及膜的结构等诸多因素,对产物形成的机理进行了初步的探讨。最后本文受离心沉降原理的启发,利用实验室常用的高速离心机构筑反应容器,营造超重力场环境,对化学反应施加影响,合成制备出了非晶态的铁系纳米材料,为单质纳米材料的制备方法提出了一种新的途径和思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 纳米材料概述
• 1.2 纳米材料的制备
• 1.3 仿生合成
• 1.3.1 仿生合成
• 1.3.2 生物膜及仿生物膜
• 1.4 单质及汞盐纳米材料的研究进展
• 1.4.1 单质纳米材料
• 1.4.2 汞盐微纳米材料
• 1.5 本论文的开展思路
• 1.5.1 本论文的切入点
• 1.5.2 本论文研究内容
• 第2章 汞盐微纳米材料的仿生合成
• 2.1 支撑液膜法同步合成具有不同价态的汞盐纳米材料
• 2.1.1 实验材料、试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 结果与讨论
• 2.1.3.1 形貌与结构表征
• 2.1.3.2 光学性能
• 2.1.3.3 条件选择
• 2.1.4 机理推测
• 2.2 活体生物膜板法调控合成不同形貌的 HgS纳米超结构材料
• 2.2.1 实验材料、试剂与仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.3.1 形貌表征（SEM）
• 2.2.3.2 结构表征
• 2.2.3.3 不同条件对产物的影响
• 2.2.3.4 机理探讨
• 2.3 本章小结
• 第3章 活体生物膜模板诱导合成非金属单质纳米材料
• 3.1 单质硒纳米材料的诱导合成与表征
• 3.1.1 实验材料、试剂与仪器
• 3.1.2 实验步骤
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.3.1 结构与形貌
• 3.1.3.2 结构表征（XRD）
• 3.1.3.3 光学性能研究
• 3.1.3.4 不同条件对产物的影响
• 3.1.3.5 机理探讨
• 3.2 单质硫微米球的诱导合成与表征
• 3.2.1 实验材料、试剂与仪器
• 3.2.2 实验步骤
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.3.1 形貌表征
• 3.2.3.2 结构及光学性能表征
• 3.2.3.3 机理探讨
• 3.3 本章小结
• 第4章 高速离心沉降法制备金属单质纳米材料探索
• 4.1 高速离心沉降法制备铁单质纳米材料的初步探索
• 4.1.1 实验材料、试剂与仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.1.3.1 形貌及结构表征
• 4.1.3.2 条件选择
• 4.2 机理推测
• 4.3 高速离心沉降法制备纳米镍粉和钴粉
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步开展工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果