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纳米结构材料因其独特的光、电、磁和机械性能,在纳米器件和功能材料等诸多领域都具有潜在的应用前景。同时,这些独特的性能也使纳米结构的组装成为纳米材料研究的前沿主导方向。因而,如何实现对纳米材料结构的调控,继而利用纳米材料可控合成中的有效手段,按人们的意愿设计和组装具有独特性能和结构的功能纳米材料成为本论文的主要研究方向。围绕这一宗旨,我们开展了一系列研究工作:通过液相合成方法,在氧化锌的分级结构和中空六方棱柱结构以及EuF3自组装纳米结构的合成方面进行了深入研究。另外,利用层层组装技术成功合成了新颖的磁光双功能核壳纳米结构材料。本论文研究工作的主要内容和创新点表现在以下几个方面:
1.在不同条件下热分解具有特殊形貌和固定组成的前驱体,得到了一系列新颖的氧化锌的分级结构、中空氧化锌六方棱柱结构以及片状的氧化锌纳米晶。通过调控体系的各项实验参数,实现了对产物形貌和尺寸的调控,并详细讨论了由ZnO纳米线、片组成的分级氧化锌纳米结构和中空氧化锌六方棱柱结构的形成机理。此合成方法具有简单、易控制和产物尺寸形貌均一等特点。
2.利用简单易行的合成方法,我们成功地合成了兼具磁性和发光性能的双功能纳米材料。具体实验方法是采用改进的Stober法和层层组装技术,用二氧化硅包覆具有超顺磁性能的小尺寸四氧化三铁纳米粒子,继而将Tb配合物共价嫁接到磁性二氧化硅纳米球表面,得到磁光性能一体的双功能材料。我们在这部分工作的基础上还使用具有优良近红外发光性能的Yb3+离子和Nd3+离子替代Tb3+离子,并引入到这个双功能磁光体系中,使这一体系更加具有潜在的应用价值。
3.利用氨基酸小分子—L-赖氨酸作为模板剂合成了尺寸和形貌都非常均匀的花形EuF3纳米结构,该结构由小纳米粒子作为构建单元自组装得到。通过调控反应条件,又合成了一系列具有层状结构的EuF3纳米结构。另外,对得到的EuF3纳米结构也进行了光学性质的初步探讨。