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纳米粒子的调控合成是纳米科技发展的重要组成部分,是探索纳米结构性能及其应用的基础。本论文就多维功能纳米材料的液相化学调控合成进行研究,从晶体的生长规律、机理和新技术、新方法的开发出发;致力于液相合成多维纳米材料过程中晶体结构、生长行为与特定性能相关性的研究。
在探索多维功能纳米材料的维度与形貌控制方面,通过一维介孔纳米棒、三维蔷薇花状结构、多级建筑体复杂形貌等系列ZnO纳米结构的调控合成,证实了晶体结构以及晶体的聚集方式与生长行为的相关性。通过调节各反应参数达到多种形貌ZnO的可控生长并详细研究了各形貌的生长机理。其中,模板剂的引入和均相、异相成核阶段的控制是决定众多形貌形成的两大主要因素。同时,论文还系统研究了不同形貌对所制备ZnO纳米材料性能的作用和影响,不同纳米结构的存在导致其在光学、电学和催化等领域表现出优异的性能。
基于具有层状晶体结构的材料宜于制备一维带状纳米结构的认识,尝试合成具有层状晶体结构的一维钒氧化物纳米材料。在成功制备出一维钒氧化物纳米带和纳米棒状结构的同时,通过分析材料的结构、物相、组成等因素推断其形成机制。结果证实,一维钒氧化物确实是由于二维片层状结构中水分子及有机分子的脱除,产生驱动裂分而形成。同时还详细测定了氧化钒纳米棒在丙烷脱氢制内烯反应中的催化性能。
为了考察杂质离子如何改变晶体的结晶习性,以晶体构型简单明晰的NaF晶体为例,来研究OH-离子的吸附取代对NaF晶体习性转变及受控生长的影响因素。随着OH-离子的浓度变化,NaF的晶体外形从立方体逐渐转化为八面体。研究发现,当单价外来离子与化合物中的阴、阳离子尺寸外形相近时,同形吸附取代即可发生。并且,该理论对于其他卤化碱化合物体系的晶体结晶习性研究具有一定的指导意义。