碳纤维表面原位SiC纳米纤维的合成与生长

基于化学气相反应法,以高纯Si和SiO₂为反应源材料,在碳纤维表面原位生长β-SiC纳米纤维。采用XRD、SEM和TEM 等分析测试手段对SiC纳米纤维进行了表征分析,研究了不同反应温度和时间对生成β-SiC纳米纤维微观形貌和结构的影响,并探讨了β-SiC纳米纤维的生长机制。研究结果表明：采取化学气相反应法能够制备高质量、高纯度的β-SiC纳米纤维,纳米纤维的直径约为100~300 nm。随着反应温度的提高和时间的延长,纳米纤维的产额增加,且微观组织形貌发生了变化。结合制备过程和纳米纤维微观结构的观察分析,表明气-固(VS)机制是SiC纳米纤维生长的主要机理。     

碳纤维表面原位SiC纳米纤维的合成与生长

基于化学气相反应法,以高纯Si和SiO₂为反应源材料,在碳纤维表面原位生长β-SiC纳米纤维。采用XRD、SEM和TEM 等分析测试手段对SiC纳米纤维进行了表征分析,研究了不同反应温度和时间对生成β-SiC纳米纤维微观形貌和结构的影响,并探讨了β-SiC纳米纤维的生长机制。研究结果表明：采取化学气相反应法能够制备高质量、高纯度的β-SiC纳米纤维,纳米纤维的直径约为100~300 nm。随着反应温度的提高和时间的延长,纳米纤维的产额增加,且微观组织形貌发生了变化。结合制备过程和纳米纤维微观结构的观察分析,表明气-固(VS)机制是SiC纳米纤维生长的主要机理。     

泡沫镍负载的NiCo2O4纳米线阵列电极的超级电容性能

采用无模板自然生长法制备了泡沫镍支撑的NiCo₂O₄纳米线阵列电极, 利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测了纳米线的表面形貌, 利用X射线衍射(XRD)分析了纳米线的结构, 通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了电极的超级电容性能. 结果表明: NiCo₂O₄纳米线直径约为500-1000 nm、长度约为10 μm, 垂直且密集地生长在泡沫镍骨架上. 纳米线阵列电极的放电比容量高达741 F·g^-1, 循环420次后比容量仍保持在655 F·g^-1, 电化学阻抗测试其电荷传递电阻仅为0.33 Ω, 420次循环后电荷传递电阻仅增加0.06 Ω.     

等离子体辅助法合成α-Si3N4/SiO2纳米梳

晶体的α-Si₃N₄内核和非晶的SiO₂外壳组成的纳米梳通过简单的直流电弧方法合成。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微术（SEM）、透射电子显微术（TEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）等对纳米梳进行表征。纳米梳的光致发光谱展现了两个强的发光峰,分别在450和511nm。α-Si₃N₄/SiO₂核壳结构纳米梳生长机制为等离子体辅助气-固生长机制。     

钕的氢氧化物和氧化物纳米线的制备及表征

以金属钕为起始原料，采用简单的碱性溶液下水热法制备出氢氧化钕纳米线。所得到的水热产物采用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等进行了结构与形态表征。研究发现，水热处理的温度、碱液浓度和碱的种类等对水热产物的形貌、长径比和结晶状态有较大影响，提高水热温度和增加碱液浓度有利于氢氧化钕纳米线的生长。在相同水热反应温度(180 ℃)、水热时间(45 h)和碱浓度下，5 mol·L^-1 NaOH溶液体系制备的氢氧化钕纳米线具有较高纯度和较长的长径比，其直径为20～40 nm，长度为2～10 μm。该氢氧化钕纳米线在空气气氛下500 ℃烧结后形成具有体心立方结构的C型Nd₂O₃，该Nd₂O₃仍具有一维纳米线形貌。升高焙烧温度时产物的形貌和相结构都发生了明显变化。     

电化学阶边精饰法制备钯镍合金纳米线的研究

运用连续恒电势三脉冲的电化学阶边精饰法在高定向石墨(HOPG)上制备钯镍合金纳米线阵列， 并研究了合金成分的影响因素. 结果表明，改变镀液组成可以调整钯镍合金成分，调整生长时间和生长电势来控制钯镍合金纳米线的直径. 用7 mmol•L^-1 PdCl2,3 mmo•L^-1 NiSO₄, 0.2 mol•L^-1 NH₄Cl，pH 8.5的混合溶液，控制脉冲电势-2.0 V形核0.2 s，在脉冲电势－0.4 V生长1 h，可以获得平均直径为200 nm, 长度约400 μm的钯镍合金纳米线阵列, 纳米线的合金成分中镍含量为12.4%(质量分数,w).     

氧化铟八面体、纳米带、锯齿状纳米线和纳米链的可控合成

在N₂/H₂O混合气流中将硅片上金覆盖的金属铟颗粒加热到800 ℃制备出了不同形貌的In₂O₃纳米结构, 在距铟源不同距离处依次得到In₂O₃的八面体、纳米带、锯齿状纳米线和纳米链. 采用拉曼光谱、扫描电镜、X射线衍射和透射电镜对产物进行了表征分析. 结果表明, 八面体、纳米带、锯齿状纳米线和纳米链均为立方相单晶结构的In₂O₃. 基于气-固和气-液-固生长机理详细分析了八面体、纳米带、锯齿状纳米线和纳米链的生长过程, 提出了不同形貌In₂O₃纳米结构的生长模式.     

稀碱溶液中水热法制备柔性TiO2纳米须薄膜的生长机制及表征

以柔性不锈钢基底上经磁控溅射沉积的钛膜为钛源, 在1 mol·L^-1的低浓度NaOH溶液中水热法制备了朝基底上方取向生长的大长径比柔性TiO₂纳米须薄膜, 考察了钛膜沉积条件对纳米须薄膜的影响, 系统研究了水热反应条件对薄膜生长过程的影响及TiO₂纳米须薄膜的形成机制. 通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行了表征. 结果表明, 与室温沉积的钛膜相比, 600 ℃下沉积的钛膜水热后得到的纳米线薄膜与基底的附着力更好. 所得TiO₂纳米须为单晶锐钛矿, 经由Na₂Ti₂O₄(OH)₂、H₂Ti₂O₅·H₂O转变而来. 纳米须形成于水热阶段, 平行于Na₂Ti₂O₄(OH)₂的(100)晶面择优取向生长, 纳米须经历了纳米片→纳米线束→纳米线的裂解生长过程. 朝基底上方取向生长的纳米须薄膜的形成是低浓度NaOH溶液与较高水热温度(220 ℃)协同作用的结果. 进一步在Na₂SO₄溶液中研究了薄膜电极的光电化学性能, 结果表明, TiO₂纳米须薄膜的光电性能明显优于零维纳米颗粒薄膜和二维纳米片薄膜, 显示了良好的应用前景.     

氢氧化镍微米棒的合成和表征

以NiCl₂为镍源,乙二醇(EG)为溶剂,采用溶剂热法成功地制备了β-Ni(OH)₂微米棒,制备方法简单、易行。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子直读光谱仪(ICP)对产物的形貌和物质结构进行了表征,证实了反应中间体是Ni-EG配合物。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了实验参数,如聚乙二醇200浓度、反应温度和反应时间,对产物形貌的影响,结果表明一维棒状β-Ni(OH)₂的形成经历了溶解-再结晶的过程。Ni-EG配合物经退火处理,可以得到由纳米线自组装的NiO微米管。     

表面活性剂控制的硒纳米线的室温生长

以表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为形貌导向剂,利用Na₂Se在室温碱性水溶液中的自发氧化,成功制备了Se纳米线。用TEM、SEM、EDX、XRD、HRTEM、SEAD等手段表征了Se纳米线的组成和结构。结果表明,合成的Se纳米线是沿六方相Se的[001]轴方向生长,具有良好的晶型结构。使用TEM对不同时间Se纳米结构的生长过程的形貌进行了跟踪,探讨了Se纳米线的形成机理,发现其形成与生长过程符合“solid-solution-solid”机理。同时,选择了具有特异官能团(如-OH,-COOH,-CONH₂)的3种表面活性剂,研究它们在纳米硒的取向性生长中的导向作用,只有SDS能引导合成出高质量的Se纳米线。     

氮化硅纳米线制备过程中反应条件的影响

采用X 射线衍射和扫描电子显微镜技术, 考察了溶胶-凝胶法制备氮化硅纳米线过程中反应条件(添加剂种类和含量、反应时间以及反应温度)对碳热还原产物组成和形貌的影响. 结果表明, 碳化后铁含量为5%(w)的凝胶, 在1300 ℃下反应10 h, Si₃N₄纳米线产率较高. 添加剂的种类和含量不同, 所得产物的组成和形貌也不相同.随着反应温度的升高或反应时间的延长,产物经历了一个从SiO_x到Si₂N₂O 再到Si₃N₄的转变过程. 在有金属组分存在时, Si₃N₄纳米线由气-液-固过程形成.     

紫外-可见光谱法研究β-环糊精对短链脂肪胺及其Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)配合物的包合行为

本文首次报道了β-环糊精(β-CD)与一组有机客体及其配合物的包合行为。以β-CD及其衍生物：单[2-氧-(2-甲基)]-β-CD(Mβ-CD)和单[2-氧-(2-羟丙基)]-β-CD(HPβ-CD)为主体,以乙二胺(en,1)、二乙烯三胺(dien,2)、三乙胺(3)、乙二胺四乙酸(4)以及(1)与(2)的配合物[Cu(en)₂]Cl₂·H₂O (5)、[Cu(dien)₂]Cl₂·H₂O (6)、[Ni(en)₃]Cl₂·1.5H₂O (7)和[Ni(dien)₂]Cl₂·H₂O (8)为客体,通过竞争包结法考察了水溶液中β-CD与客体1～4之间的相互作用,4个包合物生成常数的大小具有如下排序：3>2>4>1,客体分子结构上的微小差异譬如不同的链长与侧链是导致它们在水溶液中与β-CD相互作用产生差异的根本原因。此外,本文研究了β-CD,Mβ-CD和HPβ-CD与4个经典配合物5～8形成第二配位层(超分子)包合物的化学计量和生成常数。结果表明,处于第一配位层(配合物)中的中心体和配体的本性,明显影响第二配位层(包合物)中主体与作为客体的配合物之间的包合作用强度。并且主体不同,影响的幅度也不同。     

无机矿化剂辅助水热合成高长径比的α-Fe2O3多孔纳米线

本文以K₂SO₄为矿化剂,在100 ℃低温水热条件下,制备出大量形貌均一、高分散的直径约40 nm、长度为2~3 μm的α-FeOOH纳米线。该纳米线在300 ℃煅烧2 h后,得到一维形貌保持良好且表面具有多孔结构、长径比可达20的α-Fe₂O₃纳米线。通过XRD、FTIR、TG-DSC、HRTEM、SAED以及N₂物理吸附技术对产物的形貌和结构进行了表征。研究发现,无机盐对一维纳米线形貌的控制至关重要,还详细讨论了K₂SO₄在α-FeOOH纳米线的成核和生长过程中所起的作用。     

Bi3.25La0.75Ti3O12纳米线的可见光催化性能

研究了用一步水热法制备的掺镧钛酸铋(Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂, BLT)纳米线的光学和可见光催化性能, 并对其晶体结构和微观结构用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段进行了表征. 结果表明, 制备的纳米线为纯相的Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂, 平均直径约为25 nm. 室温光致发光谱(PL)显示BLT纳米线在433和565 nm附近有较强的发射峰, 分别对应激子发射和表面缺陷发光. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BLT样品的带隙能约为2.07 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的甲基橙降解实验评价了BLT样品的光催化性能. 结果表明, BLT的光催化活性比商用TiO₂催化剂P25、掺氮TiO₂和纯相钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂, BIT)高得多. BLT光催化剂具有更高催化活性的原因是La³⁺离子掺杂拓展了BIT对可见光的吸收范围, 同时抑制了BIT的光生电子-空穴的复合.     

BaCO3单晶纳米线的制备和表征

本文以有机钛偶合体胶束作模板剂，采用溶剂热技术，成功制备了单晶碳酸钡纳米线，并通过X-射线衍射(XRD)、能量损失谱(EDX)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)对纳米线进行了表征。碳酸钡纳米线呈均匀的直线形，直径为25～60nm，长度达到十几微米。并对BaCO₃纳米线的形成机理进行了浅析。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1:1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明:碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415nm和534nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1∶1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900 ℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0 V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明：碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13 nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415 nm和534 nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

三种化学方法合成K0.5Bi0.5TiO3粉体的机理比较

采用溶胶-凝胶法、水热法和溶胶-凝胶-水热法三种化学方法合成K_0.5Bi_0.5TiO₃ (KBT)无铅压电陶瓷粉体. 用X射线衍射(XRD)分析产物的结构, 用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察产物的形貌. 实验结果表明, 三种化学方法均可获得纯钙钛矿相KBT粉体, 但不同工艺获得的粉体在形貌和生成机制上有很大的不同. 溶胶-凝胶法属高温固相扩散机制, 需要700 ℃以上温度煅烧才可获得KBT纯相, 且粉体颗粒度大、团聚严重. 水热法符合溶解-结晶机制, 生长出四方形的KBT纳米片. 溶胶-凝胶-水热法利用了凝胶团聚体空间链状结构的模板作用, 通过原位结晶机制生长出KBT纳米线.     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.