納-微米結(jié)構(gòu)功能材料的制備、改性及其性能研究.pdf

1、納微米結(jié)構(gòu)材料是當(dāng)前納米科學(xué)技術(shù)研究最活躍的功能材料之一。而一維微納米結(jié)構(gòu)功能材料因其獨特的結(jié)構(gòu)特征及優(yōu)異的光、電、熱及力學(xué)性能，使其在納米發(fā)光器件、傳感器、光催化材料及納米生物技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近十余年來，對納微米結(jié)構(gòu)功能材料研究引起了國內(nèi)外科研者的廣泛關(guān)注?；仡櫧┠陙韺σ痪S納微米功能材料的研究與進展，對一維納微米材料的研究主要集中在其制備和表征方面，而對其性能和應(yīng)用方面的研究相對較少。納微米功能材料的表面改性及加工工藝

2、研究是當(dāng)今很多納米材料應(yīng)用所面臨的主要挑戰(zhàn)性問題之一。
　　 為開發(fā)擁有協(xié)同效果或互補行為的功能復(fù)合材料，考慮到有機、無機材料的性能互補和加工工藝的改進，對納微米結(jié)構(gòu)的有機-無機復(fù)合功能材料的研究引起了眾多研究者的極大關(guān)注，特別是在柔性的有機導(dǎo)體、各類傳感、發(fā)光器件、雜化的太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛的潛在應(yīng)用。研究納微米結(jié)構(gòu)的功能材料及其相應(yīng)的微電子器件是當(dāng)前的一大研究熱點之一，研究新材料的制備、改性、加工工藝及其性能表征是研發(fā)高性

3、能微納器件的重要前提。
　　 本文對一些常見的有代表性的一維納微米結(jié)構(gòu)功能材料（ZnO、CdS等）研究進展?fàn)顩r進行了綜述。通過多種途徑獲得了不同形貌結(jié)構(gòu)的ZnO,CdS等一維納微米結(jié)構(gòu)材料，初步實現(xiàn)了對形貌的調(diào)控，并采用有機修飾劑對它們進行了功能化改性，初步研究了修飾改性對其基本性能的影響，嘗試了部分一維納微米材料的工藝改進。
　　 對ZnO一維材料體系，本文采用水熱法制備了ZnO納米棒，在此基礎(chǔ)上，選用有機功能分子對其

4、進行了系列改性，采用了XRD、TEM、FT-IR、PL等手段對其結(jié)構(gòu)和性能進行了表征，取得了較好的初步結(jié)果?？紤]到本研究方法的通用性設(shè)計，我們將本研究方法拓展到了TiO2功能材料的制備、改性及性能研究。另一方面，納微米功能材料的加工工藝性問題也是限制微納器件應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。當(dāng)前許多簡便的成膜方法，如：Spin-coating, Ink-jet Printing等是當(dāng)前的研究熱點。為解決這個問題，我們采用了有機修飾劑對ZnO材料進表面

5、修飾改性，結(jié)果表明，有機改性可顯著改善ZnO在有機溶劑中的分散性和可溶性。我們將此研究方法延伸到其他一維材料的工藝改進，如：碳納米管，也取得了較好的初步效果。
　　 CdS是另一類重要有代表性的功能材料，禁帶寬度為2.42ev，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)，在各種微納器件研發(fā)和應(yīng)用方面有重要的作用?？紤]到器件的性能強烈依賴于所用材料的形貌，為改善CdS材料的性能，對CdS材料的形貌調(diào)控進行了研究。通過水熱-溶劑法制備了枝化形狀Cd

6、S納米結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，采用導(dǎo)電聚合物對CdS進行改性，制備了CdS-PANi納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并通過XRD、TEM、FT-IR、及PL等手段，對CdS和CdS-PANi復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌特征及性能進行了表征。
　　 碳納米管也是重要的一類廣受關(guān)注的一維功能材料，對一維功能材料的改性，我們也拓展到了碳納米管體系。本文對CNTs的表面進行了氧化處理，分別采用無機氧化物、導(dǎo)電聚合物和貴重金屬對處理后的CNTs進行了表面修飾改性，并