四氧化三鈷納米晶的控制合成與自組裝.pdf

1、Co<,3>O<,4>具有尖晶石晶體結構，是一個重要的磁性材料、P-型半導體，在異相催化、鋰離子充電電池的陽極材料、固態(tài)傳感器、電致變色器件、太陽能吸收材料和顏料等很多方面具有重要的應用價值。目前為止，液相沉淀法在無機納米晶的尺寸、形貌、分散性等方面的控制合成方面已經具有了一定的理論性指導和豐富的經驗，取得了比其他方法更為顯著的進展。對納米晶進行尺寸和形貌的控制合成已成為自下而上構建納米結構材料的重要手段。本論文主要探討利用溶液化學法進

2、行金屬氧化物Co<,3>O<,4>納米晶的控制合成，對納米晶成核、生長具有可控機制的新反應路線的設計，對納米晶尺寸、形貌和分散性控制機制的研究，目的在于尋找對納米晶進行尺寸、形貌和分散性等方面控制合成更加有效的方法。在溶劑熱體系中合成了不同尺寸單分散的Co<,3>O<,4>納米晶，分散性好，尺寸均一，并在銅網上得到了它們的lD，2D，3D自組裝結構。 1．提出通過控制反應物溶解度從而控制納米晶的成核與生長的新路線 在弱極

3、性的長鏈醇體系中硝酸鈷與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)發(fā)生復分解反應得到不溶于長鏈醇的硝酸鈉沉淀，通過向體系中定量的加入水，甲醇或二甲亞砜(DMSO)可以改變硝酸鈉的溶解度，從而使得原本難以控制的硝酸鹽劇烈熱分解過程變得可以控制。通過控制硝酸鹽熱分解的熱力學和動力學實現了對熱分解產物納米晶的成核與生長的控制。基于LaMer的瞬間成核-晶核緩慢生長理論，當體系中硝酸鈉的溶解度被限制在一個適當小的值時，在硝酸鈷熱分解過程中實現了納米晶的成核與

4、生長的分離，得到單分散尺寸分別為2nm，2.5nm和4.7nm的納米晶。并且第一次觀察到表面經醇分子化學吸附的Co<,3>O<,4>納米晶由球形向立方塊形貌轉變的臨界尺寸為2.5nm。溶解度控制的納米晶成核與生長機制通過X-ray粉末衍射、紫外-可見吸收光譜表征以及設計的一系列實驗得到驗證。納米晶分離的成核與生長過程通過紫外-可見吸收光譜進行表征。通過熱重分析、紅外光譜、X-ray光電子能譜對納米晶的表面結構進行表征。通過TEM和HRT