低維半導(dǎo)體納米材料的液相合成、結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用研究.pdf

1、本論文旨在探索和完善溶液法用于合成和制備低維金屬及半導(dǎo)體納米材料的新路線。通過在不同溶液反應(yīng)條件下的反應(yīng)路線設(shè)計(jì),加深了對溶液法制備低維納米材料的理解。并成功地將液相還原法、反相微乳液法、溶劑熱分解法引入實(shí)驗(yàn)中制備了單分散性很好的零維鍺納米粒子、一維鍺納米線、銀納米線、氧化鍺納米方塊等低維納米材料。具體研究內(nèi)容歸納如下:
　　1.以四氯化鍺(GeCl4)作為鍺源前驅(qū)體,十二烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,庚烷或是辛烷為油

2、相,采用原位超聲輔助液相還原法制備了粒徑在3～10nm,單分散性較好的鍺納米粒子。研究了反應(yīng)過程中反應(yīng)條件、還原劑的選擇、先驅(qū)體的濃度對制備的鍺納米晶的形貌、結(jié)構(gòu)以及粒徑分布的影響,并系統(tǒng)地討論了鍺納米晶的形成機(jī)理。
　　2.以CTAB和油胺作為表面活性劑,利用GeCl4在不同pH值水溶液中水解,采用反相微乳液法成功地制備了單晶、粒徑在50nm到520nm范圍內(nèi)的單分散氧化鍺納米方塊。具體研究了反相微乳液體系中的反應(yīng)條件如:表面活

3、性劑濃度、水溶液pH值、油相的選擇對制備的氧化鍺納米方塊的形貌、粒徑及微結(jié)構(gòu)的影響。利用描繪晶體形貌生長機(jī)理的BFDH和Hartman—Perdok理論對本研究中制備的氧化鍺方塊的生長機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。
　　3.以GeCl4和油胺在高溫下反應(yīng)的產(chǎn)物Ge[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8]4(TOG)作為前驅(qū)體,油胺和油酸作為表面活性劑,通過前驅(qū)體在高沸點(diǎn)溶劑三辛胺(TOA)中的熱分解,制備了單分散性很好、室溫下發(fā)藍(lán)光的

4、不同粒徑單晶鍺納米粒子。通過對前驅(qū)體TOG進(jìn)行了詳細(xì)的表征探討了制備反應(yīng)的路線。研究中還發(fā)現(xiàn),若在制備鍺納米晶實(shí)驗(yàn)過程中不加表面活性劑油酸和油胺,反應(yīng)過程中溶液不加攪拌,延長回流時(shí)間可以得到長徑比達(dá)到1000的鍺納米線。通過簡單地改變前驅(qū)體在溶液中的濃度還可以調(diào)節(jié)鍺納米線的直徑。電子輸運(yùn)性能測試表明制備的鍺納米線與金屬電極呈現(xiàn)出很好的歐姆接觸行為。由于制備的這些鍺納米線具有很粗糙的表面,實(shí)驗(yàn)表明這些粗糙的凹坑可能可以作為ZnO納米線形核

5、點(diǎn)促進(jìn)ZnO納米線在Ge線表面的生長。
　　4.以制備新型各向同性導(dǎo)電膠為例對一維納米材料在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。采用文獻(xiàn)報(bào)道的溶液法制備了長徑比為200的銀納米線。以這些銀納米線作為導(dǎo)電膠的導(dǎo)電填料制備了性能優(yōu)異的各向同性導(dǎo)電膠,通過對導(dǎo)電膠的電學(xué)性能、力學(xué)性能、抗老化性能的測試及與傳統(tǒng)的填充微米量級銀粒子導(dǎo)電膠的性能比較,我們對導(dǎo)電膠的導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的解釋。另外為了降低導(dǎo)電膠的成本,利用碳納米管的纖維狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),通過化