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摘 要

近年来，氧化锌纳米棒成为新的科研宠儿，其是一维纳米氧化锌中的一种，拥有奇特的光学、磁学等理化性能，是以前零维纳米氧化锌无法比拟的。本文主要是研究在PEI存在的条件下，以PI为衬底，制备高长径比、生长更规整的氧化锌纳米棒。实验中采用水热法制备纳米棒，用Zn(Ac)₂·2H₂O与HMT以混合液作为前驱液，考察了PEI浓度、生长时间、换液次数三个因素对氧化锌纳米棒生长的影响，后通过XRD与SEM表征手段去研究所制备的氧化锌纳米棒。实验结果表明，随PEI浓度的增高，纳米棒的长径比先增大后减小，并在PEI浓度为1.5mM时制备出的纳米棒长径比最佳；而在PEI存在条件下，不更换生长液，制备出的纳米直径随时间的增长而减小，但在3h/次更换生长液时其直径维持在70nm，长度在5.59μm且规整程度比不换液所制备的纳米棒很好。

关键词 氧化锌纳米棒 PEI 生长时间 换液次数

ABSTRACT

In recent years, ZnO have become a new research darling. It is one of the one-dimensional nano-ZnO. It has the incomparable properties of the previous zero-dimensional nano-ZnO, and its peculiar physical and magnetic properties make it more widely used. This paper mainly studies the preparation of ZnO NRs with high aspect ratio and more regular growth in the presence of PEI. In the experiment, ZnO NRs were prepared by hydrothermal method. The effects of three factors, PEI concentration, growth time and liquid changing times, on the growth of ZnO NRs were investigated by using Zn(Ac)2•2H2O and HMT as the precursor solution. The prepared ZnO NRs were characterized by XRD and SEM. The experimental results show that with the increase of PEI concentration, the aspect ratio of ZnO NRs increases first and then decreases, and the ZnO NRs prepared at the PEI concentration of 1.5 mM are the best; while in the presence of PEI, the results are not changed. In the growth solution, the prepared nanometer diameter decreases with time, but the diameter is maintained at 70 nm when the growth solution is changed, and the degree of regularity is better than that of the ZnO NRs prepared without changing the liquid.

Key words ZnO NRs; PEI growth time; number of fluid changes

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 i

第一章 文献综述 1

1.1 聚酰亚胺简述 1

1.1.1 聚酰亚胺的简介 1

1.1.2 聚酰亚胺的发展 1

1.1.3 聚酰亚胺的功能应用 1

1.1.4 聚酰亚胺的膜应用 ２

1.2 氧化锌及氧化锌纳米棒简述 ２

1.2.1 氧化锌简介 ２

1.2.2 氧化锌纳米棒简介 ２

1.3 氧化锌纳米棒制备的研究 ３

1.3.1 种子层对氧化锌纳米棒的影响 ３

1.3.2 生长液对氧化锌纳米棒的影响 ４

1.3.3 表面活性剂对氧化锌纳米棒的影响 ５

1.3.4 物理参数对氧化锌纳米棒的影响 ６

1.4 本课题研究意义与内容 ６

1.4.1 研究意义 ６

1.4.2 研究内容 ７

第二章 实验设计与研究方案 8

2.1 实验 8

2.1.1 主要原料 8

2.1.2 主要设备 8

2.2 实验设计 8

2.3 实验的主要过程 9

2.4 研究方案 9

第三章 ZnO纳米棒阵列的表征与分析 11

3.1 PEI浓度对氧化锌纳米棒的影响 11

3.2 反应时长对氧化锌纳米棒的影响 14

3.3 换液次数对氧化锌纳米棒的影响 15

3.4 总结 16

第四章 结论 18

参考文献 19

第一章 文献综述

1.1 聚酰亚胺简述

1.1.1 聚酰亚胺的简介

聚酰亚胺(PI)是一种在如今发展很迅速的高分子材料，其主要特点是主链上含有酰亚胺基团。

图1-1两种结构的聚酰亚胺

PI是一种重要的特种工程材料，在聚合物材料中，它的耐热性是迄今为止最高的^[1]。一般来说，聚酰亚胺都是指环状聚酰亚胺^[2]，相比于直链型的聚酰亚胺，环状PI具有更大的实用性，其合成难度也小很多。图1-1分别为直链与环状型聚酰亚胺。

1.1.2 聚酰亚胺的发展

早在20世纪初，聚酰亚胺这类聚合物就已经出现在人们的视野中，但是那时没有科技认识到聚合物的重要性，因此鲜有人去关注。直至上个世纪还是商业上都有很大的发展前景。

纪50年代，聚酰亚胺才真正的发展于高分子材料应用领域。当时的杜邦公司优先发展这一新型材料，并申请了一系列的专利，于60年代初对聚酰亚胺进行了商业化发展，聚酰亚胺开始作为一种新兴高分子材料快速发展^[3]。

1.1.3 聚酰亚胺的功能应用

聚酰亚胺拥有各种特性，其广阔的应用前景得到了人们的共识，被誉为“解决问题的手”，“没有聚酰亚胺不会有今天的微电子技术”的高评价^[4]。PI因有着优良的性质，其作为结构材料或是功能性材料都有着极高的实用价值，在航空、航天、纳米材料、液晶显示、微电子等领域应用广泛。聚酰亚胺作为美国化学文摘中6种被列出的聚合物之一，这足以体现此种材料在未来的高分子新材料之中的可发展前景^[5]。

聚酰亚胺分子中的芳杂环结构非常稳定，这使得在高温和低温等性能上优于其他聚合物材料，其热稳定性在如今的聚合物也是屈指可数的。不仅可以承受高温，聚酰亚胺还能承受极低的温度，力学性能和机械强度都很优异。均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺分别可到170 MPa和400 MPa，并且强度随着温度的变化很小^[6]，是一种较为坚固的薄膜材料。PI是一种无毒高分子材料，其表面性能极其稳定，即便是数千次的消毒流程也不会改变其性质，常用用来制造医用器具及餐具等。聚酰亚胺的应用范围涉及甚广，其在高性能的高分子材料的应用领域已成为难以替代的材料。

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