氧化铕等空/实心微球的制备和表征
纳米材料的制备与自组装是当前纳米材料研究的前沿和热点。在本论文中，制备了聚合物模板，制备了氧化铕和其它一些硫化物半导体的低维纳米结构，另外还用聚电解质包覆的铁磁体，在外加磁场下自组装形成了铁磁体的低维纳米结构。研究所制备的纳米材料和结构的性能。
主要的结果和结论如下：1.以聚合物为模板，用溶胶凝胶的方法，首次制备外形均匀、单分散性好，产率高的稀土氧化铕中空纳米微球。中空球的内径约为600nm，壁厚约75nm，由粒径20nm的Eu2O3纳米晶组成。如果在恒温陈化的过程中加以机械搅拌，其他的条件同合成中空微球时的条件一样，则最终形成的产物为直径约200nm，长度大约500nm，具有规则的六方形截面的Eu2O3纳米短棒。用透射电镜和场发射扫描电镜对所得的两种形貌的Eu2O3进行了表征，光致发光的研究表明，两种产物的发光性能优良，在612nm处均有很强的发射峰，是很有前途的功能材料。用聚电解质作为合成反应的微型模板，在化学制备和合成新的功能材料方面，将会有更广泛的应用。
2.以单分散的PS球作为模板，通过超声化学方法，合成了ZnS：Mn2+/PS核壳结构和中空的ZnS：Mn2+微球，中空微球由粒径9nm的纳米晶构成。在540nm处观察到ZnS：Mn2+的发射峰，峰位向高能量方向蓝移了45nm，这可能是由于壳层结构导致Mn-Ooctahedral的畸变而引起的。成功制备了中空的CdS微球，与以前的制备中空球的方法相比，超声化学方法简单，产率高。形成中空的CdS微球的关键是反应物的选择，以及去除核模板时的升温速率。中空CdS的在430nm和600nm处展示有两个发光峰。中空微球的研究方兴未艾，在药物，化学，磁学等领域由很光明的应用前景。
3.Decher提出了聚电解质静电作用的层层(layer-by-layer，LBL)自组装概念.本章中以沉积于胶体微粒表面的聚电解质壳层为模板反应器，用离子交换的方法制备Bi2S3/PE/SiO2核壳结构。并用必要的测试手段对其进行了表征和性能研究；探讨了形成的初步机理，壳层的厚度可以通过控制沉积的聚电解质厚度来决定，这种试验方法，对于研究不同胶体壳层的核壳结构的性能和应用，还有许多有意义的工作去做。
4.通过共沉淀法，最终合成了(Ni，Zn)Fe2O4化合物，并通过X射线衍射分析，确定为面心立方相(JCPDS08-0234，晶胞参数：a=8.399A，空间群：Fd3m)。而且通过电镜我们得出了粒子的平均粒径的大小为30-40nm。使用LbL法，以PDA和PSS两种聚电解质对铁酸镍锌纳米粒子进行包覆。聚电解质层可以有效的阻止磁性微粒的团聚，因为其调控了微粒间的磁偶极相互作用，并且引入了静电排斥。根据热重分析结果，经过了表面修饰的样品的热失重量和高分子层数目粗略地呈比例关系，因此可以依据热重数据估计吸附的聚电解质层数。将经过特定表面修饰的纳米粒子配成溶液，在不同强度的外磁场下，使溶剂室温自由挥发，得到了链状结构和环状结构。分析其形成机理后可看出，在足够大的外磁场下，纳米粒子将会克服无规则布朗热运动而沿着磁力线定向排列。当聚电解质层数增大到一定值时，作为热运动，静电作用和磁偶极相互作用的共同结果，得到了环状结构，可以用Marangani效应进行解释。经过磁场预处理的样品的饱和磁化强度和矫顽力较之未包覆样品有明显的变化，这为认识一维磁性纳米结构的磁性能特征提供了新的数据。本实验采用的磁场诱导自组装条件控制的参数还偏少，还可以引入不同的表面修饰介质、溶剂、浓度等条件，本实验室将对此项工作展开进一步的研究。
纳米材料;实心微球;制备;核壳结构
中国科学技术大学
博士
无机化学
陈乾旺
2005
中文
TB383
82
2006-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）