电弧等离子体及水热法制备纳米材料论文.pdf

兰州大学硕士学位论文摘要摘要新材料是科学技术发展的基础和载体,纳米科技作为2l世纪的主导科学技术,将会给人类带来一场前所未有的新的工业革命,纳米材料是纳米技术应用的基础,纳米材料表现出常规块体材料不具备的物理和化学性质,以及在许多领域展示的潜在的重要应用前景已经成为当今纳米材料的前沿和热点。近年来,受到广泛的关注和研究。科学家们正致力于研究对一维纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制,以制备符合各种预期功能的纳米材料。本论文主要利用电弧等离子体法制备了单晶sn填充Si纳米管,sn填充Si02 纳米管,si和ZnS纳米线。用水热法制备了片状的双晶CuO,利用x射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X光电子能谱(XPS)、并结合其它的一些仪器设备,对样品的形貌、结构进行测试。探索了利用电弧等离子体法制备一维纳米材料,探讨了在这种条件下一维纳米复合结构和一维纳米线的形成机制。分析了在水热反应条件下片状双晶CuO的生长机理。得到的主要结果如下: (一)用等离子体电弧放电法制各一维纳米材料: 1,采用等离子体电弧法,在氩气保护气氛下,对质量比为4:1的Si和sn 的混合粉末放电,制备了单晶Sn填充Si纳米管的一维复合纳米结构,分析结果表明:其结构分为明显的内外两层,外层为非晶的Si纳米管,内部填充的为单晶Sn。由此制得的硅纳米管直径在30--50nm 之间,长度在300--500nm之间。并分析了其形成机理:由于Si和 Sn的熔点(分别为1410")相差很大,利用了空洞效应解释了液态的Sn是如何填充到纳米尺度的si纳米管的管道内。 2,采用同样的实验装置和实验条件,以Si02粉和sn粉为原料,制备了Sn填充Si02纳米管的一维纳米复合结构,其直径在30纳米左右, 长度在300纳米左右,sn只在si02纳米管的的顶部填充,分析了与 sn在si纳米管中填充度不同的原因是因为浸润性的差异。 3,改变金属催化剂,利用与前面同样的制备方法,制备了Si及ZIlS纳兰州大学硕士学位论文摘要米线,并分析了催化剂在纳米线生长中的作用,利用VLS生长机理解释了在这种条件下纳米线的生长。结果表明,这种方法可以作为一种新的大规模快速制备一维纳米线的方法。(二)在水热反应条件下,制备了片状双晶氧化铜,其在产物中占到80% 以上,其表面光滑,呈明显的折页状,长度达几十个微米,厚度为几十个纳米,XRD,XPS分析表明产物为纯净的氧化铜。其电子衍射图为以[110]为轴的两套电子衍斑点,这进一步证明了片状结构为孪晶结构。并对在这种高温高压下的特殊的晶体生长方式进行了分析。关键词: 等离子体,水热,纳米管,纳米线 Abstraet New nmtedals are the basic and carriers ofthedevelopment ofscience and technology,Nanotechnology willabsolutely bedominant inallscientificfieldsin21st century,which will嘶ng allunprecedented indnsatrial revolution,The nanomaterial is thebasis oftheapplication ofnanotechnology,one-dimensional nanomaterials have received steadliy growing intersts as a result oftheirpeaculiar and fascinating properties,applications superior totheir bulk counterparts,but alsotheirpotential application inthe fieldsofeleclronic,ic recording,optoclectronic and∞on. Therefore,e the frontier and focus ,the scientists are studying the characters of nanomaterial ponents,structures, morphogenesis,and arrangemem etc,in order toacquire some prospective functions. Inthispaper,polycrystalline Sinanotubcs filledwithsingel crystal Snmetal, Si02 nanotubes fil