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纳米材料具备优异的物理化学性质,在光学、电子、催化、能量转换等诸多领域有着广泛的应用。由于纳米异质结构的多组分及多样结构等特点,对比单体它体现出大量新颖的、更优异的性质,极大丰富了多功能材料领域。金属氧化物作为非常重要的功能材料,金属氧化物的异质结构也是目前研究的热点,例如SnO2/α-Fe2O3、SnO2/ZnO、MgO/NiO、Cu2O/TiO2等异质结构在光催化、锂离子电池、气敏等应用领域表现十分突出。本文主要内容为:运用化学气相沉积法在SnO2纳米线表面外延生长另外一种金属氧化物(例如ZnO、α-Fe2O3)以获得分级异质结构,表征手段包括XRD、SEM、TEM、STEM、EDS等。通过光学、光催化等性质测试研究异质界面对异质结构的影响。本研究分为四个部分:
第一章:对金属氧化物异质结构的特征以及实际应用进行概述和分类,阐明我们选择金属氧化物异质结构作为研究对象的依据。
第二章:以SnO2纳米线作为模板,用气相沉积的方法外延生长项链状SnO2/α-Fe2O3纳米异质结构。我们细致表征了SnO2/α-Fe2O3纳米异质结构的外延关系为(100)SnO2||(110)α-Fe2O3及[001]SnO2||[001]α-Fe2O3,并通过调控反应物的投量研究了异质结构的生长机理。光催化实验表明,SnO2/α-Fe2O3异质界面提高了电子-空穴对的分离效率,从而增强了异质结构的光催化能力。
第三章:以SnO2纳米线作为模板,用气相沉积的方法外延生长分枝状SnO2/ZnO纳米异质结构。我们细致表征了SnO2/ZnO纳米异质结构的外延关系为(100)SnO2||(10(1)0)ZnO及[001]SnO2||[1(2)10]ZnO,并通过调控反应温度研究了异质结构的生长机理。阴极荧光性质表明,界面附近存在的大量结构缺陷是异质结构发射强烈绿光的主要原因。
第四章:在油胺,油酸溶剂中运用热分解方法合成了单分散的(MgxFe1-x)Fe2O4及(MgxFe1-x)O纳米颗粒,并通过XRD、TEM进行组成和结构的表征。气敏测试表明,(MgxFe1-x)O纳米颗粒对有机胺具有很强的气敏响应。