论文摘要
近年来,金属氧化物微纳米结构材料由于在电学、催化、光学、气体传感器等方面的广泛应用而倍受关注。合成新颖的金属氧化物微纳米结构、探索其生长过程,进而实现对尺寸、结构及物性的调控,对于深入研究结构与物性的联系、最终实现按照人们的意愿去设计合成材料具有重要意义。本论文以金属氧化物微纳米材料为研究主体,以液相化学合成为手段,从材料新结构和新方法的探索出发,致力于液相合成微纳米结构金属氧化物过程中形成规律的研究。实现了对金属氧化物微纳结构的控制合成,并建立了一些微纳米结构体系的化学合成新途径。本论文的主要内容包括以下几个方面:1.以纳米结构器件和量子器件为背景的纳米阵列组装体系已成为纳米材料研究的热点,论文提出了以同步自组装路线制备金属氧化物纳米阵列结构的方法。具体内容是:基于原电池的原理,采用氯离子溶液腐蚀法合成了ZnO纳米棒阵列。并通过研究纳米棒阵列结构的形成机制,揭示了通过腐蚀法合成金属氧化物纳米阵列的一般性规律;采用准六方结构的Nb2O5纳米棒阵列为前驱物,通过相转移合成了单斜结构的Nb2O5纳米管阵列。2.人们对于中空结构的合成有浓厚的兴趣是因为它们在很多领域都有潜在的应用价值,论文分别采用自牺牲模板法和原位模板法合成了金属氧化物中空微米球和中空管状材料。具体内容是:基于对反应物和生成物之间离子溶度积竞争规律的认识,提出了中空结构微米球的自牺牲模板合成法。以微溶性Zn5（CO3）2（OH）6微米球作为自牺牲模板,成功合成了ZnO中空结构材料,中空结构的形成过程可以用克肯达耳空位效应来解释:依据ZnO晶体结构极性生长的特征,提出了以醋酸为化学刻蚀剂制备中空ZnO管的原位模板法,中空管是通过醋酸在ZnO模板表面发生逐步刻蚀而形成的。3.金属氧化物材料具有非常优异的特性及广阔的应用前景,系统地研究和开发新型微纳米结构金属氧化物具有重要的意义,论文提出了以碱式碳酸镁为反应前驱物通过溶液化学路线制备多种金属氧化物微纳米材料的方法。具体内容是:依据碱式碳酸镁的片状生长特征,以碱式碳酸镁作为前驱体合成了由纳米片构成的等级结构氧化镁,碱式碳酸镁是在均匀成核溶液体系下制备的;依据碱式碳酸镁在溶液中的微溶解特性,以碱式碳酸镁为反应物,提出了一种制备多种金属氧化物微纳米材料的普适性方法,成功地合成了各种金属氧化物微纳米结构材料,包括Mn2O3、ZnO、CuO、CdO、CaO和Al2O3,并实现了微结构的有效调控。
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摘要Abstract1 绪论1.1 引言1.2 溶液法化学合成微纳米结构的动力学过程1.2.1 成核与生长过程1.2.2 奥氏熟化过程1.2.3 表面活性剂和有机配体对晶体生长的控制1.2.4 尺寸和形貌的控制合成1.3 微纳米结构材料的合成方法研究进展1.3.1 高指数晶面材料的制备1.3.2 材料的牺牲模板法制备1.3.3 中空管状结构材料的制备1.4 论文的选题思路与主要研究内容参考文献2 同步自组装法合成纳米阵列结构金属氧化物2.1 引言2.2 溶液腐蚀法合成氧化锌纳米棒阵列2.2.1 基于化学腐蚀的纳米棒阵列合成方案设计2.2.2 一步法化学合成步骤2.2.3 纳米棒阵列的结构分析2.2.4 纳米棒阵列的形成过程2.2.5 光致发光性能研究2.3 相转移法合成五氧化二铌纳米管阵列2.3.1 基于相转变的纳米管阵列合成方案设计2.3.2 两步法化学合成步骤2.3.3 纳米棒阵列的结构分析2.3.4 纳米管阵列的结构表征2.3.5 纳米管阵列的形成过程2.3.6 纳米管阵列的动力学影响因素2.3.7 紫外光谱研究2.4 本章小结参考文献3 模板法合成中空结构金属氧化物3.1 引言3.2 自牺牲模板法合成氧化锌中空微米球3.2.1 基于化学扩散的中空微米球合成方案设计3.2.2 两步法化学合成步骤3.2.3 中空微米球的结构表征3.2.4 中空微米球的形成过程3.3 原位模板法合成氧化锌中空管3.3.1 基于无电流取代反应的中空管合成方案设计3.3.2 化学合成与腐蚀同步的反应步骤3.3.3 中空管的结构表征3.3.4 中空管的光致发光光谱研究3.3.5 中空管的形成过程3.4 本章小结参考文献4 前驱体法合成微纳米颗粒金属氧化物4.1 引言4.2 以碱式碳酸镁为前驱体合成等级结构氧化镁4.2.1 基于化学组装的等级结构合成方案设计4.2.2 一步法组装合成步骤4.2.3 氧化镁及其前驱体碱式碳酸镁的结构表征4.2.4 等级结构的形成过程4.3 以碱式碳酸镁为反应前驱体合成金属氧化物微纳米颗粒4.3.1 基于离子取代反应的化学合成方案设计4.3.2 两步法化学合成步骤4.3.3 三氧化二锰立方块及其碳酸锰的合成研究4.3.4 三氧化二锰立方块及其碳酸锰的形成过程研究4.4 本章小结参考文献结论创新点摘要
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