基于饱和度调控生长规律的氧化物纳米结构构筑及发光特性研究
结题报告
批准号:
51302321
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
燕友果
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张军、邹俭英、匙玉华、李振、陈海香、王晓
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中文摘要
气相法制备中,纳米材料的生长行为受到多个实验参数影响,在目前"实验参数-生长行为"多对一的调控生长模式下,制备可控性较差。在前期研究基础上,本项目提出实验参数通过影响饱和度进而改变纳米材料生长行为的新观点,以ZnO、In2O3为研究对象,设计实验考察饱和度对反应物分子成核、吸附迁移及晶面生长行为的影响规律;基于规律,设计合成分级结构、不同指数暴露晶面以及自组装等新奇纳米结构,探索饱和度控制下的可控制备路径;并进一步开展形貌、暴露晶面、掺杂与光致发光性能之间的构效关系研究。项目中饱和度调控生长规律的探索,为气相法中可控制备提供了新的思路,同时新奇纳米结构的构筑及其光学性能的研究也将为纳米光学器件提供新的结构体系。因此,该项目的开展对推动气相法在纳米制备科学中的发展具有重要的意义。
英文摘要
In the vapor route, the growth behavior of nanostructure is controlled by numerous experimental parameters, such as heating temperature, precursor, carrying gas and others. It is one challenge to realize controlled growth under present growth mode controlled by multiple experimental parameters. Focusing on this question, a new viewpoint, the growth behavior can be modulated by the supersaturation ratio affected by the experimental parameters, is proposed in this work based on our previous researches. Herein, ZnO and In2O3 are selected as research objects. First, the growth rule of nucleation, adsorption, migration and incorporation into crystalline plane controlled by reagent's supersaturation ratio is investigated. Second, based on the growth rule, nanoarchitectures of different novel nanostructure, viz. hierarchical, exposed with different crystalline planes and self-assemble nanostructures, attempts to prepare aiming to exploit the synthesis approach of nanostructure controlled by supersaturation ratio. Third, utilizing above prepared nanostructure, the relationship between structural characteristics, viz. morphologies, exposed crystalline planes and doped agents, and photoluminescence property is explored; In a word, our research on growth rule will shin a light on controlled synthesis in vapor route. And then, the investigation of architecture and their photoluminescence properties provide new structure system for optical nano-devices. So, the process of this project will promote the development of vapor synthesis in nanoscience.
气相法制备中,纳米材料的生长行为受到多个实验参数影响,在目前“实验参数-生长行为”多对一的调控生长模式下,制备可控性较差。在前期研究基础上,本项目提出实验参数通过影响饱和度进而改变纳米材料生长行为的观点。通过研究,得出如下研究结果:(1)通过原料加热区和衬底生长区反应物的饱和蒸汽压,给出了饱和度的定义,进一步通过调节原料加热区、衬底生长区的温度以及它们的温差,原料的类型(金属粉末或者金属氧化物与活性炭的混合粉末,载气中氧气与惰性气体的混合比例等方法实现了反应物饱和度的大范围调控。(2)探索了饱和度控制下的生长规律,实现了对晶体一维、二维和三维成核的控制,当饱和度从小到大变化时制备的纳米结构将从纳米线到纳米棒、纳米带和分级纳米结构过渡;同时,通过反应物饱和度控制实现了对晶面生长速率的控制,当饱和度增加时,制备的In2O3纳米颗粒形状经历了从八面体到立方体的转变的,同时这一转变也可以在三角形的In2O3纳米结构得到印证;再次,通过形核及晶面生长控制,可以调控合成一维、二维分级纳米结构。(3)探索了饱和度调控下纳米结构构筑,首先,通过控制饱和度合成了ZnO的长径比可调的四角分级纳米结构以及In2O3一维链状结构;其次,合成了系列以低能面(111)晶面暴露的In2O3微/纳结构;再者,通过控制反应物中金属组分和氧气的蒸气压,发展了一种基于饱和度控制下富金属晶胞诱导二次生长的表面自组装结构的构筑方法。(4)研究了光致发光特性,探索了不同形貌和尺寸ZnO纳米结构的发光特性,不同暴露晶面的In2O3纳米结构的发光特性以及考察了不同化学计量比的ZnO纳米结构的发光特性。研究成果对于解决气相法中可控化制备提供了一个思路,同时对气相法中复杂功能化纳米器件的可控制备具有一定的指导意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:孙晓丽;王涛;张军;燕友果
通讯作者:燕友果
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:刘冰;沈跃;陈海香;刘亮
通讯作者:刘亮
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:李传勇;周丽霞;熊伟;张军
通讯作者:张军
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Fuel 190 (2017) 253–259
影响因子:--
作者:董子晗;房体明;孙宝江;张军
通讯作者:张军
DOI:--
发表时间:2013
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters
影响因子:5.7
作者:王润;张军;戴彩丽;胡松青
通讯作者:胡松青
基于分子模拟的CO2分离用二维材料支撑离子液体膜优化设计
  • 批准号:
    52073305
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    燕友果
  • 依托单位:
国内基金
海外基金