三维有序二氧化锰大孔材料的模板技术合成及表征

以单分散SiO2 胶态晶体球形成的三维有序结构为模板 ,利用胶体晶模板技术合成了三维长程有序的二氧化锰大孔材料 .通过X射线粉末衍射 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)对产物进行了表征 .其中XRD数据显示所得产物为纯四方相二氧化锰 .SEM结果表明 ,所合成的二氧化锰大孔材料孔大小均匀 ,空间排列高度有序 ,很好地复制了SiO2 胶态晶体球的自组装方式 .此外 ,对三维有序二氧化锰大孔材料的合成过程进行了分析 ,研究了前体填充次数对产物孔结构的完整性和有序性的影响 ,还发现产物孔径的收缩存在异常现象 .     

杂化材料在能源和光电领域中的应用

材料中粒子的结构、分散性及其化学功能对其性质起着决定性的作用。采用C60和POSS等粒子自组装成新型高功能材料,致力于该领域的科学和基础研究,包括发展新的合成技术,以及有效和精确地控制材料中粒子的结构与分散程度。现已用C60和POSS纳米颗粒制得聚合物和卟啉杂合物。这些聚合物能够在溶液中组装成聚合物单晶或胶柬。同时,卟啉复合物可自组装成圆盘柱状结构。最后,C60-POSS聚合分子结晶形成导电和绝缘层交互的结构。因此,将颗粒有机地整合在材料中对推动技术进步具有重要的意义。     

模板技术制备一维纳米纤维及其阵列

以阳极多孔氧化铝膜为模板 ,制备了一系列一维结构材料及其阵列体系 ,材料的结构和阵列方式可调 .主要包括两方面内容 :通过功能单体的自由基聚合 ,制备了核壳结构的双重凝胶纳米纤维PDMA/PNH4AA及其阵列 ,控制氧化铝膜表面的润湿性 ,双重凝胶纳米纤维的核壳结构可以发生相反转 ,通过银离子与PNH4AA相的选择性复合 ,制备了柔性银纳米纤维或管 ;结合嵌段共聚物的自组装和无机物的溶胶 /凝胶过程 ,制备了一维有序介孔二氧化硅及其阵列体系 ,改变嵌段共聚物的浓度 ,可以控制二氧化硅的介观结构 .此材料易于进行异质复合 ,因而便于制备功能性一维复合材料及其阵列体系     

纳米介孔ZrO2及其表面修饰的发光性质

水热合成法制备的高度有序多孔ZrO2具有规则六角排列、均匀纳米孔洞(约1．8nm)，并且其蓝、(近)紫外光发射强度比纳米微晶材料高2个数量级。本文研究了纳米介孔ZrO2这种不同于常规体材料与纳米晶材料的特殊发光性质。通过化学方法对纳米介孔ZrO2进行表面修饰后，能进一步提高其光发射聋度约3倍。通过这些发光性质的研究，以期增进对ZrO2发光机理的认识。     

对氨基苯甲酸在不同基底上的SERS研究

用氢气还原氧化银的方法合成了粒径约为100nm的银纳米粒子,然后在表面经PVP修饰的载玻片上以自组装的方式构筑了银纳米粒子单层和双层二维有序阵列,在铝基底上通过对氨基苯甲酸成功构筑了银纳米粒子的有序组装体,用扫描电镜进行了表征;对不同基底二维有序阵列的表面增强拉曼光谱进行了研究,结果表明,对氨基苯甲酸在银和铝基基底上都是垂直吸附,其表面拉曼增强效应是电磁场增强占主导地位,但同时也有化学增强的贡献。     

模板技术制备-维纳米纤维及其阵列

以阳极多孔氧化铝膜为模板，制备了一系列一维结构材料及其阵列体系，材料的结构和阵列方式可调．主要包括两方面内容：通过功能单体的自由基聚合，制备了核壳结构的双重凝胶纳米纤维PDMA／PNH4AA及其阵列，控制氧化铝膜表面的润湿性，双重凝胶纳米纤维的核壳结构可以发生相反转，通过银离子与PNH4AA相的选择性复合，制备了柔性银纳米纤维或管；结合嵌段共聚物的自组装和无机物的溶胶／凝胶过程，制备了一维有序介孔二氧化硅及其阵列体系，改变嵌段共聚物的浓度，可以控制二氧化硅的介观结构．此材料易于进行异质复合，因而便于制备功能性一维复合材料及其阵列体系．     

纳米微晶材料的结构和性质

纳米微晶材料是纳米量级晶粒所构成的多晶物质,其晶界区域中存在与长程有序晶态和短程有序非晶态结构不相同的“气体状”的结构。本文讨论了纳米微晶材料的制备方法、结构特点和奇异性质及其在材料科学中的应用。     

分子筛组装单质半导体碲的拉曼光谱

无机介孔材料MCM41是高有序,直孔道介孔分子筛,具有孔径约4nm的一维均匀孔道,孔壁厚约1nm,介孔体积可达40%,是一种很理想的组装材料主体。半导体碲位于第Ⅵ族,其六方相的晶格排列呈螺旋链状结构。本文采用固相合成反应方法,将单质半导体碲成功地组装在MCM41介孔分子筛中。在组装体中,单质半导体碲保持着六方相的晶体结构,其拉曼晶体振动表现出纳米晶体的结构特征。真空热处理实验表明,组装体具有良好的热稳定性。Te的六方相和所具有的独特的螺旋链状结构使Te分子很容易进入MCM41的直孔道内,同时MCM41均匀而规则的直孔道限制了Te螺旋链的随机排列,因而被组装在直孔道内的Te能螺旋链式生长,形成一维半导体纳米晶体,排列均匀,尺寸单一,具有稳定的空间构型     

纳米孔对等离激元特性及SERS性能影响

纳米孔结构在比如生物传感器、增强光谱学等领域具有多种重要应用。然而,一方面,纳米孔的制备技术还很有限,尤其对于小于10nm的微孔;另一方面,纳米孔结构的电磁场增强特性研究较少,增强能力较低。在该组最近的工作中,通过化学合成方法,直接合成了具有尺寸可调的纳米孔结构,并对其等离激元特性进行了研究。通过对二维(2D)纳米粒子超晶格结构腐蚀及SERS性能原位探测,发现该结构腐蚀初期会形成一种"纳米孔-纳米间隙"耦合结构。该结构表现出一种杂化的等离子激元模式,并贡献附加的电磁场增强。该方法可以拓宽到其他材料的纳米孔结构制备,并开发基于纳米孔结构相关的多种应用。     

Au诱导形成有序Si纳米孔阵列及其应用

以自组装聚苯乙烯小球(PS)单层膜为掩膜,利用Au对Si表面的催化氧化作用以及KOH溶液对单晶Si的各向异性腐蚀特性,在Si(100)面上制备了一系列尺寸小于100 nm有序可控的Si纳米孔阵列.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等的测试结果显示:当PS小球溶液与甲醇溶液的体积比为9:11时,可形成大面积无缺陷的单层膜;但当体积比过大时,会导致类似双层膜结构的形成;而当体积比过小时,会诱导形成点缺陷和线缺陷.对PS小球及溅射Au处理过的Si晶片进行KOH溶液腐蚀,随着腐蚀时间变长,纳米孔的横向尺寸和深度增大,其形貌由圆形逐渐变为倒金字塔型,当腐蚀时间超过10 min,纳米孔阵列的有序性遭到破坏.采用离子束溅射技术在倒金字塔型纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米岛,而在圆形纳米孔衬底上获得了有序Ge/Si纳米环.进一步对有序Ge/Si纳米岛及纳米环的形成机理进行了解释.