STM、AFM、SEM和TEM对溶液中纳米微粒形貌和粒度分布的检测

纳米材料因其独特的光、电、磁、力、催化和吸附等性能而被广泛应用。纳米微粒的检测是纳米材料和纳米科技发展的重要保证。本文综述了采用扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等现代显微镜技术检测溶液中纳米微粒形貌和粒度分布研究进展,并比较了这些方法的差异。     

添加籽晶对合成立方氮化硼单晶的影响

采用Li3N、Ca3N2作为触媒,在高温高压(HPHT)条件下合成立方氮化硼(cBN)单晶,合成过程中通过加入籽晶的方式获得cBN单晶.通过改变籽晶的加入量和粒度,研究籽晶对合成cBN单晶产量的转化率、大颗粒单晶(30/50目)比例以及单晶静压强度等性能的影响;利用扫描电子显微镜对在不同条件下合成出的单晶颗粒形貌进行观察和对比.结果表明,在HPHT下,添加3wt‰的270/325目的籽晶合成出的cBN单晶尺寸为0.5mm左右,且cBN单晶晶形规则,晶面多为(111)和(110)面,缺陷较少;30/50目的cBN单晶的静压强度为44.5 ～48.2 N;合成cBN单晶的粒度整体提高.在Li3 N-hBN体系中,添加270/325目籽晶合成cBN单晶产量的转化率为45.5;;添加100/120目的籽晶合成cBN单晶的大颗粒单晶(30/50目)的转化率达60.3;.在Ca3N2-hBN体系中合成cBN单晶的效果较差一些.     

Li3N触媒粒度对立方氮化硼单晶合成效果的影响

在压力4.5 ～5.3 GPa,温度1350 ～ 1500℃条件下,分别以不同粒度的Li3N粉末作为触媒,采用高温高压触媒法合成了立方氮化硼(cBN)单晶.研究了Li3N触媒粒度对cBN单晶合成效果的影响,对得到的cBN单晶的产量、转化率、大晶粒含量和抗压强度等待性进行了检测对比.结果表明,当Li3N触媒的粒度为80～ 100 μm时,在高温高压下可以合成出大晶粒含量高、抗压强度高、生长完善且晶形完整度较高的cBN单晶;当Li3N触媒的粒度为60～ 80 μm时,在高温高压下合成出的cBN单晶产量和转化率较高.     

立方氮化铝纳米晶的溶剂热合成及其对二甲苯催化性质的研究

低温(280℃)条件下,通过二甲苯中AlCl3和NaN3的反应制备出了AlN纳米微粒.700℃退火48h后,得到了纯的立方相AlN纳米晶.通过XRD、FTIR和定域电子衍射分析,验证了立方相AlN纳米晶的生成.经XRD和TEM分析,纳米晶的平均粒度约为3nm.色质联(GC-MS)检测结果显示,由于AlN纳米颗粒对二甲苯的催化作用,使二甲苯发生聚合和杂化环反应,得到了二联苯、萘、蒽、三甲基咔唑及咔唑胺等多环芳烃.作为对比实验,分别研究了NaN3和AlCl3对二甲苯的催化性能,发现没有多环芳烃的生成.     

PAN/TiO2复合微粒的制备与表征

采用沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并通过化学吸附法制备得到PAN/TiO2纳米复合微粒.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行了分析表征.结果表明,复合微粒的形貌、晶型和粒径和纯二氧化钛比较基本没有发生改变;PAN/TiO2纳米复合微粒在可见光区的光吸收能力增强.对甲基橙降解实验研究结果表明,所制备的PAN/TiO2纳米复合微粒具有良好的光催化降解性能,其14 h对甲基橙的降解去除率可以达到86.5;.     

PEG修饰NaGdF4∶Yb3+/Er3+纳米粒子合成及上转换发光性质

以稀土醋酸盐为原料,聚乙二醇(PEG-1000)为溶剂和表面修饰剂,采用水热法一步合成了PEG修饰的NaGdF4:Yb3+/Er3+纳米粒子.以聚合度较小的TEG替换PEG-1000制备了TEG修饰的NaGdF4∶Yb3+/Er3+纳米粒子,研究了不同分子量对合成纳米粒子的影响作用.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度与Zeta电位分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光分光光度计对合成样品进行了表征测试.结果表明,PEG修饰的短棒状纳米粒子为稳定的六方相β-NaGdF4结构,平均粒径40.5 nm,具有良好的亲水性、分散性和更强的发光性能,比TEG修饰的样品具有更好的结晶性、单分散性和更高的上转换荧光效率.     

氮化硼纳米管的高效制备及其表征

本文以B粉、NH3为主要原料,以Fe2O3、CaO为催化剂高效制备了氮化硼纳米管(BNNTs).研究了合成温度,催化剂,合成气氛以及催化剂预处理对氮化硼纳米管形貌、结构以及产率的影响;采用X射线衍射仪,扫描电镜,透射电镜,拉曼光谱仪等手段对制备的氮化硼纳米管进行了表征.结果表明,合成的纳米管管径在50～300 nm之间,长度可达百微米,管身均匀平滑;本方法工艺简单,成本低,合成温度低,氮化硼纳米管产率可以达到85;以上,纯度大于90;,且显微结构可控.氮化硼纳米管的生长机理为典型的VLS.     

TiO2/P3HT纳米复合材料光催化降解甲基橙的动力学研究

用化学氧化聚合法制备了导电聚合物聚3-己基噻吩(P3HT).用聚3-己基噻吩改性纳米二氧化钛,合成TiO2/P3HT纳米复合微粒.对其光催化降解甲基橙的反应动力学进行了分析,测定了反应的表观活化能.结果表明,纯纳米TiO2和TiO2/P3HT纳米复合微粒光催化降解甲基橙的反应均为一级反应;纳米TiO2经聚3-己基噻吩(P3HT)修饰后在可见光下的光催化活性得到提高,且提高降解温度有利于提高甲基橙的降解率,纳米TiO2经P3HT修饰后降解甲基橙的表观活化能由23.44 KJ/mol下降到19.36 kJ/mol.     

水热LSS法制备La(OH)3 纳米晶

采用基于在水热合成的过程中发生于液相、固相和溶液相界面处的相扩散和分离机制的液相(Liquid)-固相(Solid)-溶液相(Solution)(LSS)法成功地制备出具有规则形状的La(OH)3纳米晶,主要研究了水热反应釜填充比、水热反应温度等工艺因素对La(OH)3纳米晶的晶粒尺寸及相组成的影响.采用X射线衍射仪、纳米粒度分析仪和透射电子显微镜对所制备的La(OH)3纳米晶进行表征.结果表明:所制备的La(OH)3由直径约为10～40nm的纳米晶组成,晶粒尺寸分布均匀;随着水热反应温度从120℃增加到220℃,La(OH)3纳米晶结晶程度提高,晶粒的平均尺寸从14nm增加到40nm;在60～80;范围内,水热反应釜填充比对La(OH)3纳米晶的粒度影响不大.     

Er掺杂ZnS纳米晶的合成及光致发光性能研究

以巯基乙酸(HSCH2COOH)为稳定剂,采用水热法合成了分散性好的ZnS∶ Er纳米晶,分别利用XRD、TEM,荧光光谱仪对其物相,形貌及光学性能进行了研究.结果表明:ZnS∶ Er纳米晶为闪锌矿ZnS结构,颗粒近似球形,平均粒度为5 ～8 nm.当Er3+掺杂摩尔浓度为6;,稳定剂巯基乙酸添加摩尔分数为2;,合成温度为120℃条件下得到了发光性能较好的Er离子掺杂ZnS纳米晶材料,并对其发光机理进行了探讨.     

Synthesis of spindle‐shaped α‐FeOOH and α‐Fe2O3 nanocrystals

Spindle‐shaped α‐FeOOH nanocrystals were facilely synthesized using a poly (vinyl pyrrolidone) (PVP)‐assisted route under hydrothermal conditions. The chemical compositions and morphol‐ogies of the as‐prepared samples were characterized in detail by X‐ray power diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscope (TEM). The experimental results reveal that these spindle‐shaped α‐FeOOH nanocrystals have self‐organized into assemblies with hierarchical nanostructures. The crucial roles of PVP in the hydrothermal synthesis of hierarchical α‐FeOOH nanostructures were discussed. The possible formation mechanism was also suggested. Moreover, the spindle‐shaped α‐Fe₂O₃ nanocrystals could be easily obtained after calcining the α‐FeOOH prepared by the PVP‐assisted hydrothermal process. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

热注射法合成Cu2 SnSe3纳米晶及其光电转换性能

以乙酰丙酮铜、无水氯化亚锡为金属源,Se/OLA悬浊液为硒源,在油胺溶剂中热注射合成了Cu2 SnSe3纳米晶.采用TEM、XRD、EDS分别对典型纳米晶产物的形貌、物相和组成做了分析表征.通过不同反应温度的条件实验,研究了反应温度对最终产物的影响,探讨了相关规律.采用光电化学池评价了纳米晶的光电转换性能,结果表明Cu2 SnSe3纳米晶光电转换性能优良,表现出较好的应用前景.     

煅烧和除碳温度对氮化硼晶须的影响

以三聚氰胺和硼酸为原料通过水浴加热合成晶须前驱体,然后经高温烧结成功制备出BN晶须.扫描电镜显示制备的BN晶须为针状结构,其直径和长径比分别为2～3 μm和40～100.通过X射线衍射分析,制备的BN晶须为六方晶相,晶格参数为a=0.2524 nm和c=0.6592 nm.红外光谱图谱表明在1383 cm-1和 812 cm-1处存在两个明显的B-N特征吸收带.晶须的烧成制度以及除碳温度对晶须形貌和性能的影响研究结果表明,当烧成温度为1700 ℃、除碳温度为600 ℃时可制备出形貌良好和结晶度高的氮化硼晶须.     

Ring- and single-crystal-like superstructures of Fe-doped PbTiO3 nanocrystals

Ring- and single-crystal-like superstructures of Fe-doped PbTiO₃ nanocrystals have been prepared by a simple hydrothermal method using (poly ethylene glycol) (PEG) as a surfactant. Two oriented-attachment forms of the nanocrystals favor the formation of the rings in view of geometry. Magnetism measurement shows that Fe-doped PbTiO₃ sample is ferromagnetic even at room temperature. It is proposed that the magnetic dipole interactions and the presence of PEG molecules could together contribute to the formation of ring- and single-crystal-like superstructures composed of Fe-doped PbTiO₃ nanocrystals.     

钨酸铅纳米晶的制备及其发光性能研究

用沉淀法制备了钨酸铅纳米晶.对制备的钨酸铅纳米晶做了X射线和透射电镜分析,结果显示在100℃烘干后,样品已经结晶良好,晶粒度在10～20nm之间.将其在不同温度下退火后,用荧光谱仪测量了其发光光谱,结果显示其有蓝色、绿色和红色三组主要的发光峰.     

Microwave‐assistant route to hybrid semiconductor nanocrystals with quasi solution‐solid‐solid mechanism

A facile microwave‐assistant route was developed for the synthesis of hybrid nanocrystals. Colloidal hybrid nanocrystals, Ag₂S‐CdS, were prepared by using Ag₂S nanocrystals and cadmium diethyldithiocarbamate as raw materials under microwave irradiation. The fast ion conductor, Ag₂S nanocrystal, catalyzes the growth of CdS nano‐building blocks through a quasi solution‐solid‐solid mechanism. The ultraviolet‐visible absorption and photoluminescence spectra of the Ag₂S‐CdS hybrid nanocrystals were investigated. One of the main advantages for this synthesis is the efficiency of dramatically reducing overall processing time. This report provides a new route for the growth of semiconductor hybrid nanocrystals based on Ag₂S and may be extended to the preparation of other hybrid colloidal nanostructures.     

热注法合成CuInSe2纳米晶的性能研究

以氯化亚铜(CuCl)、氯化铟(InCl3·4H2O)作为金属源,溶解在三辛基膦(TOP)中的Se粉作硒源,利用油胺(OLA)作为配体、十八烯作为溶剂,采用热注入法合成出了CuInSe2纳米晶(NCs),研究了反应温度对产物的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对CuInSe2纳米晶的晶体结构、形貌、化学组分和光学性能进行了表征.实验结果表明:通过调控反应温度合成了具有不同形貌的黄铜矿结构的CuInSe2纳米晶,纳米晶的形貌由三角形或四边形向球形演化,其晶粒平均尺寸为3.71~13.65 nm,其光学带隙Eg在1.75~1.50 eV之间变化.所得到的产物在有机溶剂甲苯中分散性良好,这样的"墨水"溶液在后期制备薄膜太阳能电池更有利.     

用磁控溅射和退火方法制备多层锗纳米晶

以Si为衬底,SiO2+Ge为复合靶,用超晶格方法(SiO2+Ge层和SiO2 + GeO2层交替生长)和磁控溅射技术制备镶嵌于Si/Ge氧化膜中的多层Ge纳米晶.X射线衍射(XRD)结果表明:退火样品中有Ge纳米晶生成.Ge纳米晶的声子限域效应引起Raman散射谱的Ge-Ge振动峰向低频移动.X射线光电子能谱(XPS)分析表明Ge主要以Ge0和Ge4+形式分别存在于所制备的超晶格中的SiO2+Ge层和SiO2+GeO2层中.透射电子显微镜(TEM)研究表明,Ge纳米晶被限制在SiO2+Ge层中且结晶性好.实验结果说明,相比于通常的单层介质膜方法,用该超晶格方法极大地提高了Ge纳米晶的密度,尺寸和空间分布的均匀性.     

BN织构陶瓷的制备与力学性能研究

以片状的BN为基体粉料,采用流延成型工艺结合热压烧结制备BN织构陶瓷,并对其结构、断面形貌以及力学性能进行了研究.实验结果表明,BN晶粒选择沿(002)晶面择优定向排列.织构陶瓷的力学性能呈现出明显的各向异性: 当加载方向垂直于片层时,弯曲强度和断裂韧性分别为53.75 MPa 和1.51 MPa·m1/2,均优于水平方向的力学性能.垂直方向上良好的性能归因于加载时片状颗粒引起的裂纹偏转.     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。