本文關鍵詞：銀螺旋納米帶的形成、微結構和性質研究

  更多相關文章： 螺旋納米結構 銀納米材料 置換反應 稀土草酸鹽

【摘要】：貴金屬納米材料以其獨特的光學、電學、生物學、催化等性能受到廣泛的關注。螺旋結構廣泛存在于自然界,在物理、化學、生物等領域特別引人關注,在光子學、電學等領域產生獨特的性能,在微物質運輸、微流體操縱、遙感、加熱以及機械鉆孔等方面有潛在應用前景。目前文獻報導獲取納米螺旋材料的方法主要包括自上而下技術和模板法等。我們發(fā)現(xiàn)了一種通過簡單置換化學反應得到銀納米螺旋帶的實驗現(xiàn)象。具體來說,在導電性較差的基底沉積一定長度銅納米棒(如玻璃、硅片、碳膜等),隨后將含有硝酸銅和硝酸銀混合溶液滴加到基底上反應一段時間,濾紙吸干水溶液,最后基底可得到大量銀納米螺旋結構。采用光學顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對所得銀螺旋納米結構分析表征。結果表明:銀螺旋納米結構為納米帶,外形滿足對數螺旋幾何關系,寬約200 nm,厚約40 nm,長約數十微米。在透射電鏡中傾轉晶帶軸,對所得銀螺旋結構不同區(qū)域進行選區(qū)電子衍射(SAED)分析。結果證明銀螺旋線為單晶,生長過程中生長方向保持不變。按照具有缺陷的面心立方模型描述其結構,其生長方向是。光鏡下原位觀察銀螺旋生長,整個生長過程在10 s內完成。通過測量計算,我們得到螺旋線生長長度約幾十微米,平均生長速度等達到約6.4μm/s。結合已經獲得的銀螺旋微觀結構數據和法拉第定律,我們計算出整個置換反應過程中由于電子傳輸產生的電流密度達到1-10 A/cm2量級。研究表明二價銅離子對銀螺旋納米材料的生長速度有很大的影響�；旌先芤褐秀~離子濃度升高或者降低時,產物分別是納米帶或納米片。Zn2+和Co2+離子能產生類似于Cu2+的效果,但是效果較弱,得到不足一圈的銀螺旋結構。其他離子,如Al3+、Cr3+、Mn2+等離子的引入更容易得到片狀銀納米結構,而K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Sr2+等對產物沒有明顯影響。置換反應發(fā)生在磁場中,強的外部磁場會阻止生成螺旋形狀的產物。而在離心力作用下會使螺旋線纏繞的更緊密,甚至變?yōu)閳A環(huán)。除此之外,還觀察到銀納米帶纏繞成三角形或六邊形的現(xiàn)象。目前,納米尺度下特殊形貌金屬結構都是通過光刻技術進行加工,或者激光直寫與金屬沉積相結合。然而,這兩種方法技術復雜且成本高。本文介紹的制備螺旋結構金屬材料方法簡單且成本低廉,并為以后設計制備特殊納米結構提供了可能。此外,我們在探索銅前驅體材料制備時發(fā)現(xiàn)了一種抗壞血酸水熱法,可以用于草酸鹽、碳酸鹽、金屬銅復合材料等粉體的制備。以此方法得到了一些稀土草酸鹽�？箟难崤c硝酸釔水熱法合成草酸碳酸釔粉末,并對產物進行X射線衍射(XRD)、紅外(IR)、熱重(TA)和掃描電鏡(SEM)分析。產物是直徑約100μm的微球。產物加熱后會分解成碳酸釔,最后在500-800?C分解生成氧化釔。通過XRD和SEM證明煅燒后產物為純相的氧化釔。我們同樣的方法得到了碳酸鑭微球。
【關鍵詞】：螺旋納米結構 銀納米材料 置換反應 稀土草酸鹽
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O614.122;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-27
• 1.1 貴金屬納米材料11-14
• 1.1.1 貴金屬納米材料的基本合成方法11
• 1.1.2 貴金屬納米材料在光學領域的運用11-12
• 1.1.3 貴金屬納米材料催化方面的運用12-13
• 1.1.4 貴金屬納米材料在電子工業(yè)中的應用13
• 1.1.5 貴金屬納米材料在生物方面的運用13-14
• 1.2 螺旋結構納米材料的合成及性能14-20
• 1.2.1 螺旋納米材料的合成14-16
• 1.2.2 螺旋材料物理化學性能16-17
• 1.2.3 貴金屬納米螺旋材料的合成17-18
• 1.2.4 貴金屬納米螺旋材料的物理化學性能18
• 1.2.5 貴金屬納米螺旋材料的實際運用18-20
• 1.3 螺旋納米材料的生長機理20-23
• 1.4 透射電鏡顯微分析方法23-25
• 1.4.1 TEM成像技術和電子衍射技術23-24
• 1.4.2 HRTEM高分辨透射電子顯微技術24-25
• 1.5 論文選題依據,主要內容25-27
• 第2章 實驗研究方法27-31
• 2.1 實驗試劑及制備方法27-28
• 2.2 實驗表征方法28-31
• 第3章 銀螺旋納米帶的制備、表征和性能研究31-53
• 3.1 引言31-33
• 3.2 實驗過程及合成方法33-34
• 3.2.1 前軀體銅納米棒的合成33-34
• 3.2.2 硝酸銅與硝酸銀混合溶液的制備34
• 3.2.3 實驗過程34
• 3.3 銀螺旋納米帶的制備及基本表征34-39
• 3.3.1 合成不同銀納米晶產物及光鏡照片34-36
• 3.3.2 不同形狀銀產物的XRD圖譜36-37
• 3.3.3 螺旋形狀銀產物的掃描電鏡和透射電鏡圖37-38
• 3.3.4 銀納米螺旋高分辨表征38-39
• 3.3.5 銀螺旋線的穩(wěn)定性39
• 3.4 銀對數螺旋納米材料幾何結構及晶體結構分析39-44
• 3.4.1 銀納米帶原子力顯微鏡分析結果39-40
• 3.4.2 銀螺旋線幾何性質的研究40-41
• 3.4.3 光鏡下觀察銀螺旋線生長過程41-42
• 3.4.5 銀納米螺旋線晶體結構分析42-43
• 3.4.6 銀納米帶S位置選取電子衍射圖分析43-44
• 3.5 其他銀納米晶產物的合成及銀螺旋線機理分析44-49
• 3.5.1 銀納米片,納米帶掃描電鏡和透射電鏡分析44-45
• 3.5.2 銀包覆銅納米棒的合成及表征45-46
• 3.5.3 銀納米枝晶的合成及表征46-47
• 3.5.4 硝酸銅濃度的變化和反應物銅納米棒長度對產物銀納米材料形貌的影響47-48
• 3.5.5 銀納米螺旋線生長機理研究48-49
• 3.6 外場對銀螺旋線的生長及展望49-52
• 3.6.1 水溶液中銀螺旋線立體結構研究49
• 3.6.2 離心力、磁場作用下銀產物的自組裝49-52
• 3.7 小結52-53
• 第4章 草酸碳酸釔的水熱合成53-65
• 4.1 引言53-54
• 4.2 草酸鹽或碳酸鹽的合成54-55
• 4.2.1 稀土草酸碳酸鹽的合成方法54
• 4.2.2 其他化合物的合成方法54-55
• 4.3 草酸碳酸釔產物表征55-61
• 4.4 其他化合物的合成及表征61-63
• 4.5 小結63-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文73-75
• 致謝75

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 袁頌東;曹小艷;王小波;石彪;汪金方;;摻銀二氧化鈦納米帶的制備及其光催化性能研究[J];材料工程;2009年10期

2 楊志雄;楊金新;劉琦;謝禹鑫;熊翔;歐陽方平;;扶手椅型二硫化鉬納米帶的電子結構與邊緣修飾[J];物理化學學報;2013年08期

3 ;留美中國專家發(fā)現(xiàn)并合成“納米帶”[J];世界科技研究與發(fā)展;2001年02期

4 ;納米帶[J];新材料產業(yè);2002年05期

5 楊棗;彭坤;袁緩;劉富生;胡愛平;;納米帶的研究進展[J];材料科學與工藝;2006年05期

6 ;石墨納米帶有望成半導體新材料[J];材料導報;2008年S2期

7 黃嵐;張宇;郭志睿;顧寧;;半胱氨酸誘導金納米帶室溫合成[J];科學通報;2008年20期

8 王卓華;;溫和條件下碲納米帶的穩(wěn)定性研究[J];建材世界;2009年04期

9 陳偉;付紅兵;姚建年;;1,3-二苯基-2-吡唑啉納米帶的制備及其光波導性質[J];高等學校化學學報;2010年03期

10 宋玉哲;董佳敏;劉斌;王運福;李旭東;劉國漢;;硝酸誘導金納米帶的晶種法制備及光譜表征[J];稀有金屬材料與工程;2010年04期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 周中軍;李志儒;黃旭日;孫家鐘;;氨基取代和鋰摻雜納米帶導致大的靜態(tài)第一超極化率[A];第十屆全國計算(機)化學學術會議論文摘要集[C];2009年

2 楊冬;王非;翟雷應;梁建;馬淑芳;許并社;;氮化鎵納米帶的制備和表征[A];2006年全國功能材料學術年會專輯[C];2006年

3 王彥敏;堵國君;黃林勇;劉宏;王繼揚;;單晶鉍納米帶的制備與生長機制研究[A];中國晶體學會第四屆全國會員代表大會暨學術會議學術論文摘要集[C];2008年

4 劉宏;周偉家;趙振環(huán);田健;王繼揚;;二氧化鈦納米帶表面異質結構:設計、制備和應用[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-08納米晶體及其表征[C];2012年

5 王立峰;;單層石墨納米帶的中彎曲波的非局部彈性理論研究及分子動力學模擬[A];第十二屆全國物理力學學術會議論文摘要集[C];2012年

6 查文珂;何莉萍;;石墨烯納米帶摻雜球形磷酸鐵鋰的制備及性能[A];中國固態(tài)離子學暨電池材料青年學術論壇——論文摘要集[C];2013年

7 呂超;陳曉;靖波;;離子自組裝制備有機熒光納米帶[A];中國化學會第十二屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2009年

8 李英;馬秀良;;ZnO納米帶的電子顯微學研究[A];第十三屆全國電子顯微學會議論文集[C];2004年

9 李英;徐舸;楊春娜;馬秀良;;正交相SnO_2納米帶的電子顯微學研究[A];2006年全國電子顯微學會議論文集[C];2006年

10 李大鵬;王冠中;;氧化物半導體超晶格納米帶自組裝生長和結構表征[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 柯仁;納米材料的新朋友“納米帶”[N];北京科技報;2001年

2 柏林記者　張兆軍;我合成首例單晶碲化物納米帶[N];科技日報;2007年

3 黃敏;光能“擰彎”物體[N];新華每日電訊;2010年

4 記者 李宏策 劉霞;新法制得高質量石墨烯納米帶[N];科技日報;2014年

5 張小軍;留美中國專家發(fā)現(xiàn)并合成“納米帶”[N];大眾科技報;2001年

6 李宏策;石墨烯納米帶生產新工藝開發(fā)成功[N];科技日報;2012年

7 郝鋼;我國科學家合成世界首例單晶碲化物納米帶[N];中國有色金屬報;2007年

8 記者 劉霞;美首次“種”出石墨烯納米帶[N];科技日報;2013年

9 記者 張小軍;發(fā)現(xiàn)并合成“納米帶”[N];新華每日電訊;2001年

10 董映璧;新加坡用激光讓硫化鎘納米帶降溫40℃[N];科技日報;2013年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 宋玉玲;硅納米帶及氟飽和氮化鋁納米帶的第一性原理研究[D];陜西師范大學;2012年

2 易均輝;鈦基底上一維二氧化鈦復合光催化劑的制備及其可見光催化性能研究[D];華南理工大學;2015年

3 許冠辰;化學氣相沉積法控制合成低維過渡金屬硫族化合物的研究[D];山東大學;2015年

4 衡伯軍;Cu_2O和CuO納微米材料的可控制備及性能研究[D];華中師范大學;2013年

5 李兆國;拓撲絕緣體Bi_2Te_2Se納米帶的量子相干輸運實驗研究[D];南京大學;2014年

6 吳文志;類石墨烯二維材料及其納米帶的物理力學性能研究[D];南京航空航天大學;2013年

7 白慧;硼球烯B_(40)的化學修飾[D];山西大學;2015年

8 張小歐;新型低維材料電磁和輸運性質的數值模擬研究[D];南京大學;2015年

9 馬玲;改性石墨烯儲氫和氣敏性質及硅納米帶摻雜特性的第一性原理研究[D];陜西師范大學;2015年

10 鄭亞榮;基于廉價金屬復合材料電催化劑設計、合成及性能研究[D];中國科學技術大學;2015年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 孫霞;稀土鈣鈦礦型氧化物納米帶的制備及光催化性質研究[D];長春理工大學;2011年

2 曹杉杉;鋰電池正極材料釩酸銨的制備及其性能研究[D];陜西科技大學;2015年

3 楊鴻玉;基于多壁碳納米管/氧化石墨烯納米帶的多巴胺非酶傳感器研究[D];四川農業(yè)大學;2014年

4 白俊強;Ni摻雜TiO_2納米帶陣列薄膜制備及光催化性能[D];浙江大學;2016年

5 李勇;硅碳烯納米帶的電子結構及電場效應的理論研究[D];太原理工大學;2016年

6 劉麗麗;二硫化鉬納米帶催化析氫活性及其調控的理論研究[D];太原理工大學;2016年

7 宋刑;低維寬帶隙Ⅱ-Ⅵ半導體材料的制備及性能的研究[D];江蘇大學;2016年

8 張志祥;層狀過渡金屬硫化物及其納米帶特性的第一性原理研究[D];華東師范大學;2016年

9 周華;硼氮雜化石墨烯納米帶及碳納米管的非線性光學性質的理論研究[D];吉林大學;2016年

10 陸晶晶;氧化石墨烯及鈦酸鹽納米帶的光限幅性能研究[D];福州大學;2013年

，

本文編號：1075788