C60Cl6、卟啉类及氧化铁微纳米结构的液相可控合成
具有确定形状、尺寸和组成的微纳米材料因其优异的光、电、磁等性能,已经被广泛应用于光电子器件、气体传感器、太阳能电池和生物医药等领域。人们已经发展了多种制备微纳米材料的方法。然而,要获得结构、形貌和尺寸可控的微纳米材料仍然有一定的难度。如何改进和完善已有制备方法、如何对原料进行剪裁和调控,以合成具有特定形貌、尺寸、结构和实际应用价值的微纳米材料仍然是一个极具挑战性的课题。富勒烯、卟啉类化合物、氧化铁等物质因其自身具有的优异性能而被认为是构筑微纳米材料的理想砌块。本论文选取C60Cl6、卟啉类物质和α-氧化铁作为研究对象,通过相对简单的自组装法、水热法等制备了形貌可控、尺寸均匀的微纳米材料,考察了外部条件对其形貌、尺寸和结构的影响,研究了所制备微纳米材料的光学、磁性和气体传感等性质,并提出了微纳米材料的形成机理。具体工作概况如下:1.以合成的C60Cl6为原料,采用液相自组装法成功制备了未见报道的C60Cl6纳米螺旋结构,改变溶剂条件制备得到了C60Cl6微米花,考察了溶剂、温度和浓度等实验参数对C60Cl6微纳米材料形貌的影响,提出了其可能的生长机理。本文制备的C60Cl6纳米螺旋形貌规整,径向分布均匀,预期可作为制备其他微纳米螺旋的模板,可能在有机光电器件方面具有潜在的应用价值;C60Cl6微米花状结构的比表面非常大,有望在催化剂载体和气体吸附等方面获得应用。2.室温条件下,以卟啉锌为原料,采用一步液相自组装法可控合成了卟啉锌八面体微米晶,该方法简单、快速,不需加入任何催化剂、表面活性剂等其他试剂。以合成的卟啉镍为原料,通过表面活性剂辅助超声法,快速合成了卟啉镍纳米带,通过改变添加溶剂获得了卟啉镍纳米棒及卟啉镍微米花。以合成的咔咯为原料,通过液相自组装法制备得到了带孔的咔咯纳米球。系统探讨了浓度、添加溶剂、静置时间等因素对上述三类纳米材料的影响,并提出了这些纳米材料可能的生长机理。3.探索利用多元醇辅助水热法合成出由α-Fe2O3单晶纳米片组装形成的柱状一维超结构（CODS）。系统研究了各种反应参数,如Fe3+的浓度、多元醇和表面活性剂的类型、反应温度和时间等,对α-Fe2O3形貌的影响,并提出了形成α-Fe2O3 CODS结构的可能反应机理。实现了对α-Fe2O3颗粒、球状、片状和柱状一维超结构的可控合成。测定了α-Fe2O3纳米片和α-Fe2O3 CODS的磁性和气体传感性能。磁性实验显示材料具有室温铁磁性行为,并随尺寸和形貌的变化而变化。而且,片状的α-Fe2O3和α-Fe2O3 CODS对一些易燃和有毒气体表现出优异的传感性能。
- 作者：
- 孙健
- 学位授予单位：
- 安徽师范大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 魏先文
- 中图分类号：
- TB383.1
- 关键词：
- 可控合成；C60Cl6；卟啉；α-氧化铁；微纳米结构；液相合成
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