基本信息
- 项目名称：
- 低维半导体纳米结构的液相生长和相关物性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 低维纳米材料的获得是其应用的基础，揭示低维纳米材料的生长规律，不仅为控制生长特定形貌的纳米结构提供了实验参数，而且为纳米器件的构造奠定了实验和物理基础。
- 详细介绍：
- 本研究论文以控制生长几种半导体微纳结构为主题，深入研究半导体ZnO, ZnS和SnO2低维纳米材料的合成和微观结构，阐明各种实验因素对合成纳米结构的影响，争取实现它们形貌和尺度的控制生长；提出纳米结构的生长机理。在制备的基础上，发掘它们的功能特性及其与尺度和合成条件的依赖关系，在研究上重视规律性的探索。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本研究论文以控制生长几种半导体微纳结构为主题，深入研究半导体ZnO, ZnS和SnO2低维纳米材料的合成和微观结构，阐明各种实验因素对合成纳米结构的影响，争取实现它们形貌和尺度的控制生长；提出纳米结构的生长机理。在制备的基础上，发掘它们的功能特性及其与尺度和合成条件的依赖关系，在研究上重视规律性的探索。
科学性、先进性及独特之处
- 该作品研究方法清晰合理、技术路线切实可行。在低维纳米材料控制合成及其性能表征方面取得了优异的研究成果。制备方法简单，环保，适合大规模生长。
应用价值和现实意义
- 在污水处理，锂离子电池和相关光电器件领域有巨大的应用前景
学术论文摘要
- 用液相合成方法制备了几种新颖的半导体微纳结构，深入研究合成产物的微观结构和生长机制，阐明各种实验因素对合成纳米结构的影响。研究了合成产物的几种性质，如阴极发光性质，光催化性质和在锂离子电池方面的应用。
获奖情况
- 1. Journal of Physical Chemistry C 2010,114, 8235-8240 2. CrystEngComm, 2011, 13,3506-3510 3 Journal of Alloys and Compounds 2010,504,L1-L4 4. Applied Surface Science 2011, DOI:10.1016/j.apsusc. 2011.02.130 5. Nano-Micro Letters 2010,2: 272-276 6. 材料科学与工程学报 2010,28: 425-428 7. 材料科学与工程学报 2010,28: 761-764
鉴定结果
- 在低维纳米材料控制合成及其性能表征方面取得了优异的研究成果。制备方法简单，环保，适合大规模生长。
参考文献
- 发表论文被CrystEngComm, Journal of Alloys and Compounds 和 Chemical Engineering Journal等期刊的论文引用。 1. Chemical Engineering Journal 2011, 168: 903-908 2. Journal of Alloys and Compounds 2010,507:L21-L25 3. CrystEngComm. 2011, 13: 3506-3510
同类课题研究水平概述
- 在今天所面临的各种富有挑战性的问题，如健康，能源危机和环境保护等方面，纳米技术有望提供一些革新性的解决办法，在这个领域的研究可能会产生一些激动人心的突破。然而，关于控制低维纳米结构生长的潜在机制，人们仍然没有很好的理解。目前尽管作了大量的探索，可控地合成纳米材料仍然是一个具有挑战性的课题。 人们使用各种各样的制备方法合成了ZnS一维纳米线阵列结构，在发光方面也作了一些研究。但迄今为止，文献报道的ZnS纳米线阵列尚无法做到尺寸和取向高度一致，同时合成的ZnS纳米线阵列都存在各种结构缺陷，抑制了紫外光的产生或发光效率。目前尚没有高度有序的ZnS一维纳米线阵列的紫外发光以及温度对ZnS纳米线阵列阴极发光性质影响方面的系统研究，这阻碍了其在紫外激光器等领域的应用。 目前，尽管对一维ZnO纳米材料已开展了广泛的研究，但是不论是从材料制备、物理性能以及纳米器件的构造研究方面仍然存在一些难题有待于回答。譬如，一维ZnO纳米材料在生长过程中内部缺陷以及杂质的有效控制；单分散、高质量一维ZnO纳米线阵列的控制制备；ZnO纳米线阵列中ZnO纳米线单元的尺寸和形貌控制；一维ZnO纳米结构p型掺杂的实现和控制等等。这些问题的有效解决将是一维ZnO纳米结构最终得以器件化的基础。 SnO2纳米结构的形貌和尺寸与器件的性能密切相关，决定着器件的物理和化学性质。对于一种光催化剂而言，稳定性好和催化能力强和不引入二次污染是非常重要的。然而，许多SnO2 和ZnO由于光侵蚀作用常常导致二次污染，因此限制了它们的进一步应用。已经报道的多孔的SnO2纳米结构多数为球形或颗粒，易团聚，使得吸光性减弱，因此，合成像纳米线，纳米管和纳米带等多孔的一维纳米结构是非常重要的，因为它们具有大的比表面积和纵横比。文献报道的方法要么容易引起污染，要么需要复杂的设备和方法。我们提出一种全新的通过一种简单的溶液方法合成高产量多孔SnO2纳米线束的方法。研究了这种多孔的SnO2纳米线束在紫外光照射下对RhB的光催化降解活性，结果显示具有很好的光催化效果。同时，用合成的SnO2进行电学性能试验，证明这种结构具有较高的储锂容量，显示了其在能量存储方面的潜在应用价值。
