一维硅纳米材料的可控制备和机理

一维硅纳米材料具有不同于体硅材料的特殊光电性能,在光电子领域具有潜在的应用价值.通过"剪裁"一维硅纳米材料的尺寸、形貌和化学组分等,可以调控其物理化学性质.因此,探索并实现一维硅纳米材料的可控制备对于其实际应用至关重要.本文综述了一维硅纳米材料可控制备的最新进展,介绍了几种重要的制备方法及其生长机理,比较了不同方法在可控制备一维硅纳米材料中的优缺点,并展望了其未来发展方向.     

硅对铁基费-托合成催化剂的影响

用共沉淀法制备了一系列不同硅含量的铁基催化剂,采用N2吸附和原位X射线衍射对催化剂进行了表征,在固定床反应器中考察了催化剂的费-托合成反应活性、选择性和稳定性.结果表明,含硅的催化剂具有较大的比表面积和较小的平均孔径,在CO还原及费-托合成反应中生成的碳化铁物种的稳定性比不含硅的催化剂高.在费-托合成反应中,不含硅的催化剂具有较高的初始活性,但易失活;含硅的催化剂具有较低的初始活性,但稳定性较高.Fe7C3是活性最高的碳化铁物种.随着硅含量的增加,催化剂的费-托合成反应更易生成低碳数产物.     

一维氮化镓纳米材料的制备

氮化镓是Ⅲ-Ⅴ族半导体中最重要的材料之一,有着极其优良的发光性质和半导体性质。在一维氮化镓纳米材料的制备方面,已经发展出了许多方法,如气相-模板合成法、气-液-固(VLS)合成法、氧化辅助合成等。本文主要介绍其中几个有代表性的方法,并对该领域进行了展望。     

从零维硅量子点到二维硅烯:纳米硅单质的发现历程

20世纪90年代,多孔硅发光现象的发现,掀起了硅的低维材料的研究热潮。从零维硅量子点,到一维硅纳米线、硅纳米管,再到二维硅烯,不同形态的纳米硅逐步被发现。这些发现从理论预测到实验合成,从宏观尺度到界观尺度,丰富发展了对于硅的原有认识。随着理论研究的深入和技术手段的进步,纳米硅的种类、性质、合成方法等在不断地更新完善。纳米硅作为重要的半导体纳米材料,其发现历程中所蕴涵的新理论、新方法,对纳米材料的研究具有启示作用。     

ZnO纳米电缆的制备、结构和生长机理

以混合的锌粉和锡粉作为原料, 通过热蒸发的方法在沉积有金膜的硅基片上制备出具有“芯线-壳层”同轴结构的ZnO/SiO_x纳米电缆. 扫描和透射电镜的研究表明, 这种纳米电缆的产量很高, 长度达到数个微米, 并且确认了其“芯线-壳层”的独特结构. 不同于以往ZnO一维纳米材料的三个快速生长方向〈0001〉、〈0110〉及〈2110〉, 其ZnO芯线的生长方向为[2021]. 本实验中锡粉和金膜分别作为抑制剂和催化剂, 通过控制锌粉的蒸发速率以及金硅共熔反应使ZnO纳米电缆在硅基片上得到一维生长. 这种纳米电缆可望在纳米尺度的电路、电器以及力学和光学信号的耦合和转换方面得到应用.     

多孔硅纳米材料的制备及在高能锂电池中的应用

多孔硅纳米材料具有巨大的比表面积,可调控的物理化学性质,在药物治疗、传感、能源储存与转化等领域拥有巨大的应用前景。尤其在高能量密度锂离子电池领域,多孔硅由于其丰富的孔道结构能有效释放充放电过程中硅体积变化带来的巨大应力以及大大地缩短锂离子传输距离,而引起了人们的广泛研究兴趣。但是,开发简便快速的方法来合成结构可调变的多孔硅纳米材料仍是当前研究的挑战。近年来,一些用来合成多孔硅纳米材料的方法已有报道。我们基于本课题组最近的研究进展和近年来相关文献,比较详细综述了近年来多孔硅纳米材料的制备方法以及重点关注其在高能锂电池领域的应用。最后,对多孔硅纳米材料的未来发展方向做了进一步的展望。     

水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展

碳纳米材料是一类推动能源存储、 多相催化、 高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料, 可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义. 水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点, 经焙烧、 还原后可制备出金属种类、 密度和粒径分布各异的高分散、 高稳定金属纳米催化剂, 可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料. 此外, 通过调控反应条件和反应器等, 可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能. 本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、 碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作, 并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段, 这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向. 此外, 本文还结合近些年在光、 电及光热催化方面的研究进展, 展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景.     

氧气氧化2,6-二-(三甲基硅基)吡喃为6-三甲基硅基-α-吡喃酮

开发出一种合成6-三甲基硅基α-吡喃酮的有效方法.在无溶剂无任何催化剂的氧气气氛中,室温条件下温和地将2,6-二-(三甲基硅基)吡喃通过氧化反应转化成6-三甲基硅基α-吡喃酮,并且给出了该反应可能的机理.     

硅氢加成反应用铂催化剂的研究进展

系统综述了铂催化剂体系研究的几个主要发展阶段及目前存在的问题;介绍了铂催化烯烃硅氢加成反应合成有机硅的机理.指出有机硅产品在我们的生活和生产中越来越重要,是不可或缺的化工材料;不饱和烃的硅氢加成反应是合成有机硅的重要途径之一,主要利用过渡金属作为催化剂进行加成.     

硅铝催化材料合成的新进展

本文综述了硅铝催化材料合成方面的最新进展即所合成的催化剂的孔径从微孔向中孔发展以及利用以溶胶-凝胶法为代表的新制备技术。详细介绍了几种中孔催化材料的合成方法和材料的基本物理化学性质以及溶胶2凝胶法在制备硅铝担体与担载型催化剂方面的应用。