溶剂热法合成硒化物和氧化物纳米晶及其纳米复合结构

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1、中文摘要纳米晶的量子尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应等物理特性，赋予其有别于宏观物质的热、磁、光、电、敏感特性和表面稳定性，预期在光电子器件、传感材料、信息技术、生物医学以及化工等方面具有非常重要的应用前景。这使得纳米晶的合成和应用研究成为近二十年来的研究热点，但仍有许多难点需要解决，如合成单分散、粒径可控纳米晶并对其表面功能化仍存在很多问题。本论文针对硒化物和氧化物纳米晶的合成及其与不同表面态碳纳米管复合的问题展开研究工作。首先，我们研究了采用溶剂热法在无水无氧条件下合成CdSe、"ri02、S

2、n02纳米晶的过程，结果表明：在300oC合成出单分散的直径为5-6nlil的CdSe半导体纳米晶，具有良好的自组装结构和强荧光效应。通过苯乙烯和丙烯酸的聚合反应，得到可应用于生物领域的直径为400nnl包裹有CdSe纳米晶的水溶性有机微球。’其次，以TOPO为溶剂，TiCL,为原料，通过非水体系合成出单分散、粒径为8nm的球形二氧化钛纳米晶，在Ti02纳米晶的合成过程中通过加入表面活性剂油酸，可得到长30nnl、宽5nm的棒状纳米晶。两种形态Ti02纳米晶在可见光下均具有强的光催化特性。这一体系还可

3、扩展为以SnCl4为原料，合成单分散、粒径为5．8nm的二氧化锡纳米晶，通过添加表面活性剂油酸，纳米晶具有肉眼可见的强蓝色荧光。第三，在上述纳米晶合成的基础上，为得到性能更优异的纳米光电、微电子器件，对不同表面态碳纳米管与CdSe和Ti02纳米晶的复合材料的结构和性能进行研究。结果表明：CdSe半导体纳米晶可在双壁碳纳米管纤维束表面形成长达300nm以上的一维自组装结构，另外，在CNTs@Si02纤维表面均匀包裹半导体纳米晶的复合材料可避免CdSe淬灭，仍具有荧光效应。最后，Ti02纳米晶与不同碳纳米

4、管复合可得到不同的结构，当Ti02纳米晶与强酸和强碱处理的多壁碳纳米管复合，可得到分别以颗粒状和片层状包裹的Ti02／CNTs结构；当Ti02纳米晶与含氮的竹节状碳纳米管复合，可得到纳米晶在碳管管腔内、碳管表面吸附和碳管表面涂覆三种不同结构的复合产物。关键词：CdSeTi02Sn02溶剂热纳米晶氧化硅碳纳米管ABSTRACTNanocrystallineshavetheuniquequantumsizeeffect,surfaceeffect，macroscopicquantumtunnelingef

5、fect，andotherphysicalcharacteristics．111eyalsoexhibitavarietyofuncommonthermal，magnetic，optical，electricalpropertiesthatalenotdisplayedbythemacroscopicstructuresintheconventionalmaterials．Forthisreason，nanocrystallinesareexpectedtofindimportantapplicati

6、onsinoptoelectronicdevices，sensormaterials，informationtechnology,biomedicalandchemicalindustryinfuture．Thishasdriventherapiddevelopmentofthesynthesisandapplicationofnanocrystallinesthathavebeenthehotissueinthepasttwodecades．However,beforethefullrealizat

7、ionoftheirpracticalapplications，anumberofobstacleshastobeovercome。Amongtheseisthesynthesisofmonodisperseandcontrollablesizenanocrystallinesthatareneededformostfunctionaldevices．Inthisp印er，weaddressthiskeyissue，andstudiedthesynthesisofseleniumcompoundsan

8、doxidesnanocrystallinesbysolvothermalreactions．Asafurthersteptowardsdevicesofthesynthesizedqantumdots，wedevelopedtheheterogenousstructuresofcarbonnanotubes-quantumdotandinvestigatedtheiropticalproperties．First，wesynthesizedCdSe，T