本文選題：CdS納米粒子 + 分級(jí)自組裝��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：納米材料因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能逐漸受到人們的重視。近三十年來發(fā)展非常迅速,各種不同的形貌、尺寸、功能以及性質(zhì)的納米材料逐漸被科研工作者開發(fā)出來。設(shè)計(jì)不同形貌的納米材料是人們一直熱衷的研究方向,而對(duì)引起納米粒子產(chǎn)生不同形貌的原因的探討——即納米粒子間的相互作用力的研究則是對(duì)合成不同形貌的和不同性質(zhì)的納米粒子有著重大的研究意義。生物分子的分級(jí)自組裝在自然界中十分廣泛,其對(duì)于生命有機(jī)體是非常必要的。不僅僅是生物分子,無機(jī)納米粒子與生物分子一樣,也可以通過分級(jí)自組裝的方式合成出各種有序的圖案,并且整個(gè)過程表現(xiàn)為無特征的分級(jí)情況。之前人們所運(yùn)用無機(jī)納米粒子進(jìn)行分級(jí)自組裝的例子均是利用配體的作用,而不通過配體的作用使無機(jī)納米粒子達(dá)到分級(jí)自組裝的情況在之前的研究中鮮有提到。本文中我們展示了Cd S納米粒子可以自發(fā)的實(shí)現(xiàn)分級(jí)自組裝而獲得各向異性的結(jié)構(gòu),整個(gè)過程具體為:自組裝第一步包括聚集現(xiàn)有的小的Cd S納米粒子(直徑4 nm~6 nm)到大的超粒子中(直徑為25 nm~30 nm)隨后Cd S超粒子組裝成幾百納米甚至幾千納米長的鏈和管。我們通過DLVO理論進(jìn)行了證明:形成各向異性的一維Cd S結(jié)構(gòu)是由于在構(gòu)建模塊中尺寸的增加而產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的超粒子,小的納米粒子三維組裝聚集成更大的超粒子,此過程則為熱力學(xué)控制的過程;超粒子協(xié)助自身通過從熱力學(xué)控制的自組裝轉(zhuǎn)換為動(dòng)力學(xué)控制的自組裝進(jìn)一步進(jìn)行一維組裝形成各向異性的一維納米鏈以及納米管結(jié)構(gòu)。在研究中發(fā)現(xiàn),納米粒子由于通過增加不同的能壘形成不同方向的連接。整個(gè)過程中伴隨著粒子尺寸的增加存在著協(xié)同作用。具體為在尺寸較小的時(shí)候,粒子更易發(fā)生三維的組裝。而隨著組裝的進(jìn)行,粒子的半徑增大,到一個(gè)臨界點(diǎn)之后則更易發(fā)生一維的組裝。這項(xiàng)研究對(duì)于理解復(fù)雜本質(zhì)的無機(jī)納米粒子的自組裝提供了新的思路,并且在之前的研究中鮮有提到。本文提出了尺寸對(duì)協(xié)同作用的影響,以及顯示了尺寸誘導(dǎo)協(xié)同作用可以認(rèn)為是在各種無機(jī)納米粒子中的分級(jí)自組裝中普遍存在的特點(diǎn)。進(jìn)一步推進(jìn)了對(duì)納米級(jí)相互作用的研究,對(duì)合成不同的形貌以及更優(yōu)良的性質(zhì)的納米材料具有較大的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Nanomaterials have attracted more and more attention because of their unique structure and excellent properties.In the past three decades, various kinds of nanomaterials, such as morphology, size, function and properties, have been developed by researchers.The design of nanomaterials with different morphologies has always been a hot research direction.The study on the causes of different morphology of nanoparticles, that is, the interaction between nanoparticles, is of great significance in the synthesis of nanoparticles with different morphology and different properties.Hierarchical self-assembly of biomolecules is widely used in nature and is necessary for living organisms.Not only biomolecules, but also inorganic nanoparticles, like biomolecules, can synthesize various kinds of ordered patterns by hierarchical self-assembly, and the whole process is characterized by non-characteristic fractionation.Previous examples of using inorganic nanoparticles for staged self-assembly have been based on the use of ligands, but it has not been mentioned in previous studies that inorganic nanoparticles can achieve fractionated self-assembly without the action of ligands.In this paper, we show that CDs nanoparticles can spontaneously achieve hierarchical self-assembly to obtain anisotropic structures.The whole process is as follows: the first step of self-assembly consists of aggregating the existing small CDs nanoparticles (4 nm~6 nm in diameter) to large superparticles (25 nm~30 nm in diameter) and then assembling the CDs superparticles into hundreds of nanometers or even thousands of nanometers long chains and tubes.It is proved by DLVO theory that the formation of anisotropic one-dimensional CD S structure is due to the increase in the size of the building module to produce dynamic stable superparticles, and the smaller nanoparticles are assembled into larger superparticles in three-dimensional assembly.This process is thermodynamically controlled, and the superparticle helps to form anisotropic one-dimensional nanochains and nanotube structures by transforming itself from thermodynamically controlled self-assembly to kinetic self-assembly.It is found that nanoparticles are connected in different directions by increasing different energy barriers.There is a synergistic effect in the whole process with the increase of particle size.Specifically, when the size is small, particles are more likely to occur three-dimensional assembly.However, the radius of the particles increases with the assembly, and it is easier to assemble one-dimensional particles at a critical point.This research provides a new way to understand the complex nature of inorganic nanoparticles self-assembly, and has not been mentioned in previous studies.In this paper, the effect of size on synergism is presented, and it is shown that size induced synergy can be considered to be a common feature in hierarchical self-assembly of various inorganic nanoparticles.The study of nanoscale interaction is further promoted, which is of great significance for the synthesis of nanomaterials with different morphologies and better properties.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O614.242;TB383.1

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本文編號(hào)：1733225