隨著理查德?費曼(Richard Feynman)在1959年美國物理年會上首次提出“small scale”的概念(there is plenty of room at the bottom),納米材料以及納米技術(shù)就受到了來自工業(yè)界和基礎研究領域科學家們的廣泛關(guān)注。近十幾年來,納米技術(shù)得到快速的發(fā)展,可控地合成具有特定物理化學性質(zhì)的納米材料已經(jīng)成為可能,涉及的領域涵括半導體、金屬單質(zhì)及合金、氧化物、有機大分子等多個類別。這些納米材料因其獨特的物理和化學性質(zhì),在光學、電學、磁學、工業(yè)催化、環(huán)保等領域有著巨大的應用前景,促使人們不斷發(fā)掘新的納米結(jié)構(gòu),尋找其可能的應用。與傳統(tǒng)納米材料不同,超細納米材料(ultrathin nanomaterial)是指在材料的至少某一維的尺度在5 nm,甚至1 nm以下。受尺寸效應的啟發(fā),我們認為在如此小的尺度之下,納米材料可能會表現(xiàn)出一些特殊的光、電、磁、機械或催化性質(zhì)。但目前尚沒有系統(tǒng)的超細納米材料合成方法,如何把納米材料某一維度尺寸限制在1 nm左右仍然具有挑戰(zhàn)性。鎢是一種常見的過渡金屬,其單質(zhì)最早因用作燈絲被人們熟知。作為一種過渡金屬元素,鎢具有獨特的電子結(jié)構(gòu),其氧化物更是廣泛應用于光致變色、氣敏、光催化等領域。鎢多酸是鎢基材料中重要的一類,其獨特的金屬-氧框架結(jié)構(gòu)使其具有良好的電子傳輸特性,在電學、催化等領域有著重要的應用。基于以上分析,我們采用了本實驗最常用的溶劑熱合成法(solvothermal synthesis),通過選取適當?shù)脑?表面活性劑,反應溫度和時間,基于良溶劑-不良溶劑體系,合成了一系列鎢基超細納米材料,包括氧化鎢超薄納米帶以及鎢多酸組裝的納米卷和納米管結(jié)構(gòu)。在對超細納米材料進行各類表征基礎上,通過設計不同的實驗條件,我們對其形成過程進行了系統(tǒng)的監(jiān)測和探討,還原其形貌演變過程,并提出了該鎢基超細納米結(jié)構(gòu)形成的機理解釋。表面活性劑和溶劑的組成是該超細納米結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵因素。此外,我們發(fā)現(xiàn)得到的鎢基超細納米材料具有獨特的電子結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)、宏觀機械性質(zhì),以及在催化氧化脫硫(oxidative desulfurization,ODS)反應中有較高的活性。以上新穎的性質(zhì)正是源自于納米結(jié)構(gòu)的超小尺度和特殊的表面性質(zhì),我們對此進行了詳細的闡述。
【學位單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：O643.36;TB383.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 氧化鎢及其納米材料概述
        1.1.2 超細納米材料概述
        1.1.3 多酸自組裝概述
    1.2 本文的選題思路與主要研究內(nèi)容
第2章 氧化鎢超薄納米帶結(jié)構(gòu)的合成與性質(zhì)研究
    2.1 本章引論
    2.2 氧化鎢超薄納米帶結(jié)構(gòu)的合成
        2.2.1 反應路線設計
        2.2.2 實驗方法
        2.2.3 實驗結(jié)果表征與討論
    2.3 本章小結(jié)
第3章 基于多酸團簇組裝的納米卷和單壁納米管
    3.1 本章引論
    3.2 多酸納米卷和單壁納米管
        3.2.1 實驗方法
        3.2.2 實驗結(jié)果表征與討論
    3.3 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果

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本文編號：2868682