导读:本文包含了一维纳米材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:纳米,纺丝,静电,碳化硅,量子,原理,力学。
一维纳米材料论文文献综述
李敏慧[1]（2019）在《含一维/二维纳米材料的复合质子膜的制备及其性能研究》一文中研究指出燃料电池是将储存于燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置,是高效利用氢能的最佳工具,并将成为未来节能装置的首选。质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的一个关键部件。目前广泛使用的PEM是全氟磺酸质子交换膜(PFSA)。由于在高温(>80°C)下性能降低和成本较高等缺点,限制了其在PEMFC商业化的应用。为了克服这些局限性,低成本可高温运行的质子交换膜的研究正在深入进行,其中最有吸引力的是非氟化芳烃类聚合物。本研究就是采用非氟化芳烃类聚合物——磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基体,研究开发具有与PFSA膜性能相当并且成本更低的替代膜,并可在高温下运行。磺化聚醚醚酮(SPEEK)因其侧链上磺酸基团(-SO_3H)的存在,因而具有良好的质子传导性,并且本身具有的优异的化学稳定性和热稳定性等因素,使其成为质子交换膜基体的研究热点。为进一步提高SPEEK膜的质子传导性能和热稳定性,本论文试图通过叁种手段对SPEEK膜进行改性,即增加复合膜中的水分子、构建质子传递通道和增加质子的载体位点,制备出具有优异性能的复合质子交换膜。本文的具体研究内容及主要结论如下:(1)增加复合膜中的水分子:利用一维TMA·M纳米线调控复合质子交换膜的微观结构。采用共混的方法将一维TMA·M纳米线添加到SPEEK膜中制备出复合质子交换膜,分析了一维TMA·M纳米线的加入对复合质子交换膜的质子传递机理及传递性能的影响。研究发现采用共混法制备的复合质子交换膜,TMA·M均匀分布在复合膜中,并且质子传导有了率显着增强,当TMA·M的添加量为15%时,温度为25℃饱和湿度下复合膜的电导率为5.13 mS·cm~(-1)。随着温度的升高,该复合膜的质子电导率也随之升高。(2)在复合膜内构建质子传递通道:利用二维石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米材料构建质子传递通道。采用共混的方法将改性的质子化g-C_3N_4掺杂到SPEEK基体中制备复合质子交换膜,分析了质子化g-C_3N_4的加入对复合质子交换膜的质子传递机理及传递性能的影响。实验结果表明,采用共混法制备的复合质子交换膜,质子化g-C_3N_4均匀分布于复合膜中,并且质子电导率有显着的提高。SPEEK/g-C_3N_4-5%复合膜在25℃饱和湿度下的质子电导率为8.866mS·cm~(-1)。随着温度的升高,该复合膜的质子电导率也随之升高。(3)增加复合膜的质子载体位点:采用共混的方法,将二维羟基化六方氮化硼(h-BN-OH~-)纳米材料掺杂到SPEEK基体中制备复合质子交换膜。改性的六方氮化硼增加了复合膜中的质子载体位点,加速了质子的快速传递。系统地分析了羟基化h-BN的加入对复合膜质子传递机理和传递能力的影响。研究发现,采用共混法制备的复合质子交换膜,羟基化h-BN均匀分布于复合膜中,并且复合膜的电导率得以提高。SPEEK/h-BN-5%复合膜在25℃饱和湿度下的质子电导率为9.07 mS·cm~(-1)。随着温度的升高,该复合膜的质子电导率也随之升高。(本文来源于《青岛科技大学》期刊2019-06-09）
成海霞[2]（2019）在《基于第一性原理方法设计具有独特光学和磁学性质的低维纳米材料》一文中研究指出随着纳米技术的发展以及器件的微型化,低维纳米材料的研究日渐重要。核壳纳米异质结构作为零维纳米材料因其自身的量子尺寸效应、表/界面效应以及量子限域效应等,会产生许多不同于原始材料的优异的光、电、磁、催化等物理化学性质。研究表明贵金属纳米粒子与其他半导体材料相结合,有助于开发出多功能的新材料,特别是在光电领域,已经成为纳米材料研究领域的热点之一。此外,随着石墨烯的成功制备以及自旋电子学的发展,二维磁性纳米材料已成为发展下一代电子器件的理想材料,尤其是二维本征铁磁半导体,因其同时具有铁磁性、半导体性质以及超薄的结构特征,将硅基半导体技术融入其中,能够推动芯片技术发展,使得芯片汇集计算、存储、通信和信息处理等多种功能,同时加快数据传输速度,降低能量耗损,且存储的数据非易失,有望推动信息技术发生革命性的变化。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法预测了零维金属-金属氧化物半导体核壳异质结构和二维磁性半导体纳米材料的结构性质,光学、磁学及电子性质。主要研究内容及结果如下:(1)本文设计了一系列零维的Agn@(ZnO)42(n=6-18)核壳异质纳米结构,研究结果表明Ag13@(ZnO)42为相对最稳定的核壳异质纳米构型。其电子特性及光学性质表明Ag团簇作为核内嵌在ZnO外壳中时,可以大大提高ZnO对可见光的吸收。同时费米能级附近的Ag非占据态还可以捕获从ZnO表面因光激发跃迁来的电子,延缓光生电子-空穴对的再复合,进一步提高ZnO的光催化效率。因此Ag13@(ZnO)42核壳异质结构有望在光电子器件和光催化领域得到广泛应用。(2)核壳纳米材料的性能与其结构的多样性密切相关。本工作构建了一个与之前结构不同的核壳模型,Ag12@(ZnO)30核壳纳米结构,研究结果表明Ag12@(ZnO)30核壳纳米结构是一个磁性材料,磁性主要来源于Ag内核和ZnO外壳界面处的部分O原子。与纯的ZnO体材料相比,其在可见光区域具有很强的吸收峰。因此Ag12@(ZnO)30核壳异质界面结构可以产生微弱的磁性,并提高ZnO对可见光的吸收,为其在光电领域的应用奠定基础。(3)二维的CrSiTe3是本征的铁磁半自旋半导体,已被实验工作通过机械剥离的方法获得。本论文构建了 15种带有本征缺陷的CrSiTe3结构,利用第一性原理计算了体系的缺陷形成能,研究结果表明CrSi或SiCr本征反位缺陷在单层CrSiTe3中更容易产生。电子结构性质表明这两种缺陷使单层CrSiTe3变成了双极磁性半导体(BMS),且其BMS性质不受双轴拉伸应变和外电场的影响。这两个缺陷体系在室温下也能够稳定存在。因此缺陷工程是获取双极磁性半导体的一种有效手段,同时这也为自旋电子器件的发展奠定了基础。(4)为了寻找本征的双极磁性半导体,本工作利用第一性原理计算预测了单层GdI2的结构稳定性和电子性质。研究结果表明单层GdI2可以通过机械剥离的方法获得,其具有良好的晶格和热动力学稳定性。有趣的是,它是一个间接带隙的本征双极磁性半导体,在体系中引入不同类型的载流子可以使其产生不同自旋方向的导电性通道。单层的GdI2还是很好的铁谷材料,具有约130 meV的自发谷劈裂。且谷劈裂和双极磁性半导体特性几乎不受应变的影响。综上所述,单层的GdI2在自旋电子器件和谷电子器件领域均具有潜在的应用价值,这将有利于量子信息工程的发展。(本文来源于《北京科技大学》期刊2019-06-04）
王强[3]（2019）在《新型低维纳米材料器件的量子输运性质研究》一文中研究指出在纳米材料和器件中各种量子效应开始发挥作用,使其具备了传统材料和器件不可比拟的优良特性和规律,在超级计算机芯片、能量存储与转换、传感器等领域有重要的应用,是当今科学研究领域的热点之一。不断探索和研究新型高效的低维纳米材料并通过对材料进行修饰、掺杂、构建异质结等方式提高并丰富其性能是目前亟需解决的问题。本文基于第一性原理计算方法系统地研究了几种新型的低维纳米材料的电子结构及其器件的量子输运问题,讨论了外部条件(如应力、偏压、门电压等)对其产生的影响,并深入分析了体系内部的物理化学机制,揭示了其在不同领域中的可能应用。本论文的主要研究内容和创新之处如下:(1)GeP_3纳米带的电子结构及其隧穿结的量子输运特性。研究发现,单层GeP_3纳米带表现出半导体性质,而叁层GeP_3纳米带表现出金属性。叁层-单层-叁层GeP_3纳米带隧穿结的量子输运行为取决于单层GeP_3纳米带和两端叁层GeP_3纳米带电极的连接方式,随着门电压增大,底层连接和中间层连接系统的电导增大,而顶层连接系统的电导减小;底层连接和中间层连接系统的I-V曲线近似呈线性,而顶层连接系统会出现负微分电导。(2)Au-叁角烯-Au分子结的纯自旋流和热电输运性质。结果表明,系统表现出良好的栅控自旋过滤效应,通过调控温差和门电压,能够得到纯自旋流和自旋依赖的热电势。通过温度、门电压和化学势的适当优化配置可以获得较高的自旋品质因子和相对很低的电荷品质因子。(3)新型层状KAgSe材料及其在光伏器件方面的应用前景。研究发现,单层KAgSe表现出较高的载流子迁移率和有效的可见光吸收,单层KAgSe纳米器件有较高的光电流,其光响应优于硫化物纳米器件和石墨烯纳米器件。二维层状KAgSe存在大小约为1.5 eV的直接带隙,处于激子太阳能电池候选材料的最佳带隙范围内(1.2~1.6 eV),并且带隙几乎是层独立的。这是论文的创新点之一。(4)一种新型硼化物横向异质结及其相关性质。结果表明,硼化物横向异质结具有适当大小的直接带隙、超高的载流子迁移率和有效的可见光吸收性能。用单层BP-BAs横向异质结搭建的纳米器件在可见光范围可以出现很大的光电流和光伏响应,在相同的外部条件下远大于MoS_2-WSe_2系统的光电流和光伏响应,这些重要参数影响太阳能电池的性能,预示了其在太阳能电池方面潜在的应用价值。这是论文的另一创新之处。(本文来源于《山西大学》期刊2019-06-01）
汤华远[4]（2019）在《低维纳米材料与生物膜耦合力学行为连续体建模与分析》一文中研究指出纳米技术的快速发展使得人类在日常生活中接触到纳米材料的几率大大增加。纳米材料可以通过皮肤、呼吸道和消化道等途径进入人体内,引发后续一系列复杂反应。这些纳米材料在与免疫细胞和后续细胞作用时,均可能穿过细胞膜进入细胞内部。同时,由于独特的物理化学性质,纳米材料在生物成像、疾病诊断、药物输运等方面具有重要应用。这些基于纳米材料的生物医药产品为了发挥效果也将频繁地和细胞膜作用。因而,深入地理解纳米材料与细胞膜的相互作用对于评价纳米材料的安全性、指导基于纳米材料的生物医学应用具有重要意义。本文针对低维纳米材料与生物膜的耦合力学行为进行连续体建模与分析。重点研究了纳米材料的尺寸、形状、变形刚度、细胞膜的表面张力、黏附强度等对纳米材料与细胞膜作用的影响。本文主要研究工作包括以下六个部分:第一、针对基底支撑的碳纳米管与细胞膜作用的情况,建立了考虑碳纳米管径向变形和碳原子之间的长程范德华作用力的连续体模型,并基于此模型分析了碳纳米管在基底支撑和细胞膜包覆双重作用下的坍塌条件。结果表明,在细胞膜弯曲刚度较大且碳纳米管与细胞膜黏附较弱的情况下,坍塌构型为稳定构型。研究通过构型几何简化模型给出了系统坍塌的临界参数的近似关系,并计算了纳米管在细胞膜覆盖下坍塌的最小能量路径。此外,针对细胞膜覆盖在碳纳米管阵列上的情况,模拟了通过改变碳纳米管间距、细胞膜弯曲刚度实现细胞膜与基底之间的黏附与脱离现象。第二、针对可变形纳米颗粒与细胞膜作用的情况,建立了考虑纳米颗粒变形和与细胞膜相对位置的连续体模型,并基于此模型研究了可变形纳米颗粒内吞和外排过程中的稳定构型和完全包裹条件。结果表明,柔软的纳米颗粒与刚硬的纳米颗粒相比,需要更高的黏附强度达到完全包裹状态;对比纳米颗粒进入和排出的过程,发现纳米颗粒排出细胞时完全包裹所需的黏附强度比进入细胞时更高;随着细胞与纳米颗粒尺寸差异的增大,纳米颗粒外排时完全包裹所需的临界黏附强度逐渐减小,而纳米颗粒内吞时完全包裹所需的临界黏附强度在经历平台段后逐渐增加。第叁、针对椭圆截面柱形纳米颗粒进入细胞的过程,建立了耦合纳米颗粒旋转的受体介导胞吞作用的动态包裹模型,并基于此模型研究了纳米颗粒的尺寸和形状对动态包裹过程的影响。所建立的动态包裹模型耦合了纳米颗粒在包裹中的旋转过程,以及受体分子在细胞膜上扩散至与配体分子结合形成化学键的过程,能够很好地模拟纳米颗粒的动态包裹过程。进一步的研究表明,椭圆形纳米颗粒的包裹过程包括两个阶段:在第一个阶段内纳米颗粒不发生旋转,被细胞膜对称包裹;在第二个阶段纳米颗粒发生旋转,被细胞膜非对称包裹。同时,纳米颗粒的旋转能够降低系统的变形能,并且加速在包裹方向上的内吞速度。最后,椭圆截面柱形纳米颗粒只能在特定的尺寸范围内被细胞膜完全包裹,且形状越不规则的纳米颗粒,能被完全包裹的尺寸范围越小。第四、针对纳米棒在细胞膜的抵抗下的凸起行为,建立了纳米棒以任意倾斜角度从细胞膜上凸起的连续体模型,并基于此模型研究了纳米棒凸起过程中细胞膜的稳定构型以及抵抗力。该模型考虑了细胞膜在叁维空间上的变形,能够模拟纳米棒倾斜地从细胞膜上凸起时的非对称构型。结果表明,在纳米棒凸起过程中存在张开型和紧贴型两种稳定构型的转换。并且当纳米棒倾斜凸起时,张开型构型转变为紧贴型构型所需的临界凸起高度和细胞膜表面张力均比垂直凸起时更大。在此基础上计算了纳米棒凸起时细胞膜的抵抗力,发现纳米棒垂直细胞膜凸起时所需克服的抵抗力最小。最后将模拟结果应用到细胞丝状伪足的失稳以及纳米线刺入细胞的过程分析中。第五、针对多个柱形纳米颗粒被细胞膜协同包裹的情况,建立了相互平行的柱形纳米颗粒在静电作用和范德华力作用下同时被细胞膜包裹的连续体模型,并基于此模型研究了纳米颗粒被协同包裹的条件和协同包裹构型。该模型考虑了纳米颗粒的形状和变形刚度,能够模拟圆形、椭圆形和可变形纳米颗粒的协同包裹行为。结果表明,包裹过程中细胞膜的变形将在纳米颗粒间诱导间接的排斥力。颗粒间的静电作用会强化颗粒间的排斥作用,使得各个颗粒单独被细胞膜包裹。同时,颗粒间的范德华力作用使得颗粒呈现出协同包裹和单独包裹两种构型。并且,截面形状接近于圆形的椭圆形纳米颗粒和柔软的可变形纳米颗粒容易形成整体被协同包裹。最后、针对纳米颗粒在细胞膜上的聚集行为,建立了叁维情况下尺寸相同的纳米颗粒、尺寸不同的纳米颗粒和椭球形纳米颗粒在细胞膜上聚集的连续体模型,基于此模型研究了纳米颗粒尺寸、形状和细胞膜表面张力对聚集行为的调控作用。所建立的连续体模型通过引入非局部作用的黏性势函数,克服了传统模型假定的纳米颗粒与细胞膜接触面积不变这一限制,可有效分析接触面积随颗粒间距的连续变化过程。结果表明纳米颗粒的聚集行为依赖于细胞膜的表面张力,即增加细胞膜的表面张力使得颗粒受到的间接作用力从吸引力变成短程吸引力长程排斥力,最后变成排斥力。当纳米颗粒尺寸不相等时,小尺寸的纳米颗粒位于大尺寸的纳米颗粒上方,且大尺寸的纳米颗粒包裹程度高于小尺寸纳米颗粒。对于椭球形纳米颗粒,颗粒形状系数较大和黏附强度较强时稳定构型为尖端对尖端构型,而侧面对侧面构型存在于颗粒形状系数较小和黏附强度较弱的情况。(本文来源于《大连理工大学》期刊2019-06-01）
王国义[5]（2019）在《共轭电纺技术构筑光电磁多功能一维纳米材料与特性研究》一文中研究指出近年来,多功能纳米材料凭借其多功能性而备受科研人员的关注。将两种或两种以上的功能高度集成到同一种材料中获得多功能材料,已经成为重要的研究方向之一。Janus纳米纤维拥有两个不同的半边,能够实现不同物质的有效分离。共轭静电纺丝是利用静电作用将两种带有相反电荷的纳米纤维并在一起,以形成Janus纳米纤维。同时,将Janus纳米纤维定向排列可以使样品获得更加优越的性能。因此,采用共轭静电纺丝技术制备Janus纳米纤维阵列并将其赋予光电磁多功能特性,成为一个非常有意义的研究课题。本研究中构建了共轭静电纺丝的实验装置,并采用这项技术成功地组装了一系列光电磁多功能Janus纳米纤维阵列,分别是[Fe_3O_4/聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone,缩写为PVP)]//[Tb(BA)_3phen/PVP]磁性绿色荧光双功能Janus纳米纤维阵列、[Eu(BA)_3phen/PVP]//[Fe_3O_4/PVP]红色荧光磁性双功能Janus纳米纤维阵列、[Tb(BA)_3phen/聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,缩写为PMMA]//[聚苯胺(Polyaniline,缩写为PANI)/Fe_3O_4/PMMA]光电磁叁功能Janus纳米纤维阵列、{[Eu(BA)_3phen+Tb(BA)_3phen]/PVP}//[Fe_3O_4/PVP]光色可调磁性双功能Janus纳米纤维阵列。结果表明,纳米纤维在微观上呈定向排列,多数纳米纤维都拥有特殊的Janus结构。纳米纤维的直径分布均匀,Janus纳米纤维中的单个纳米纤维的平均直径在700nm到850 nm之间。Janus纳米纤维是由两根具有不同特性的纳米纤维组成,这种结构分别将电磁材料与发光材料限域在两根纳米纤维中,减小了电磁物质对荧光强度的影响,使样品的荧光性能得到显着提升。共轭电纺解决了并行电纺中纺丝液在喷丝头内部相互扩散的问题,提高了发光物质与电磁物质的分离效率,同时由于Janus纳米纤维的定向排列减小了激发光和发射光的损失,因此,与对比样相比,共轭电纺制备的Janus纳米纤维阵列具有最强的荧光强度。此外,通过调整在Janus纳米纤维阵列中荧光、导电和磁性物质的组成和含量,能够实现对光、电、磁特性的调整。当PANI与PMM的质量百分数为70%时,样品的导电方向的电导是绝缘方向电导的10~7倍。本文中组装的Janus纳米纤维阵列,凭借着卓越的光电磁多功能特性,在药物传递、双模式成像、电磁屏蔽和纳米器件等领域拥有潜在的应用。另外,该技术可以推广到制备其它多功能一维Janus纳米材料和二维薄膜。(本文来源于《长春理工大学》期刊2019-06-01）
段豪杰[6]（2019）在《基于一维多孔氧化铟纳米材料气体传感器的构筑及其性能研究》一文中研究指出随着生产生活方式不断进步,人们更加关注随之而来的各种有毒有害气体对健康造成的威胁。有效地检测有毒有害或各种易挥发性有机物气体对人们的生产生活至关重要。气体传感器作为一种检测气体组分或浓度的装置已被广泛地应用于各种场景中。而基于金属氧化物半导体纳米材料的气体传感器,由于其具有灵敏度高、价格低、响应速度快等优点,吸引了众多研究者对其材料改性和应用方面进行深入全面地探索。作为气体传感器设备中最具发展潜质的气敏材料,有必要对其气敏性能进行进一步的提高。本论文将以In_2O_3作为研究对象,并使用多种材料表征手段对所制备的材料进行深入全面的测试,如采用热重/热差同步热分析仪(TGA/DSC)来分析材料煅烧分解过程。利用X射线扫描仪(XRD)、能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对材料晶体结构和化学组分进行检测。使用电子扫描显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)来获取材料的微观形貌。最终以简单静电纺丝法成功制备了具有不同形貌和结构的一维氧化铟纳米材料,构筑了基于它们的气体传感器。测试结果表明,所构筑的传感器具有优异的气敏性能。具体研究内容如下:(1)利用静电纺丝技术和煅烧的方法制备了纯的和Ho掺杂的In_2O_3纳米管及多孔纳米管,它们的直径都约为100 nm。研究发现煅烧温度对材料形貌的有着较大的影响,中空及多孔结构的形成机理可以通过柯肯达尔效应和晶粒随温度的变化来进行合理地解释。构筑了基于所制备样品的气体传感器,气敏测试表明,与基于纯In_2O_3纳米管传感器相比,纯的In_2O_3多孔纳米管传感器对100ppm乙醇气体有更高的灵敏度(由17提高到20)。掺杂Ho元素后,其灵敏度又大幅提高,即6 mol%Ho-In_2O_3多孔纳米管传感器对100ppm乙醇的灵敏度为60,响应/恢复时间分别为4 s和28s,检测下限为200 ppb乙醇,其灵敏度为2,且该传感器具有良好的选择性,结合样品表征结果,Ho掺杂的In_2O_3多孔纳米管的优异的乙醇传感性能主要源于氧空位数量的明显增加和纳米管的多孔结构。综上,6 mol%Ho掺杂的In_2O_3多孔纳米管是一种非常有实际应用价值的气敏材料。(2)利用在前驱体中引入矿物油作为形貌控制剂,通过简单静电纺的方法成功制备了一种新型的一维纳米材料即串珠状的In_2O_3纳米管。其电纺后发生极性与非极性液体之间的相分离是形成这种奇特形貌的主要原因。制作了基于该材料的传感器件。气敏研究显示,在室温下,对50ppm H_2S,In_2O_3薄壁串珠状纳米管传感器的灵敏度(320.14)最高,In_2O_3,厚壁串珠状纳米管传感器的灵敏度(279.31)次之,In_2O_3,纳米线传感器灵敏度(227.88)最低,它们都具有好的选择性能。讨论了In_2O_3传感器对H_2S的气敏机理。因此,这种新型结构的一维薄壁串珠状的In_2O_3纳米管材料在常温下对H_2S具有增强的气敏性能,其具有潜在的应用价值。(3)以静电纺丝为平台,并通过煅烧的方法合成了纯的和Tb掺杂的串珠状In_2O_3多孔纳米管,对它们进行了XRD,FE-SEM,TEM,EDS,XPS等表征,结果显示,所制备的材料呈一维多孔串珠状结构,制作了基于它们的微结构气体传感器,并对这些器件的气敏性能进行了全面的检测,在160℃低的工作温度下,对于50ppm甲醛,掺6 mol%Tb的串珠状In_2O_3多孔纳米管传感器表现出最高的灵敏度(75),该值是纯的同样形貌材料传感器灵敏度(9.3)的8倍,该传感器还具有快的响应恢复时间(2 s和10 s)、低的检测下限(1.27/100ppb)和优异的选择性。总之,Tb的掺入极大地提高了In_2O_3对甲醛的气敏性,其气敏性提高的主要原因是由于特殊的串珠状多孔纳米管结构和掺杂Tb导致材料中出现较多的缺陷,这些缺陷主要有氧空位和晶体应力等。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
史吉超[7]（2019）在《基于激光Z扫描的低维纳米材料的非线性吸收特性研究》一文中研究指出纳米技术的进步,为激光的进一步提升带来了新的的曙光。纳米技术为非线性光学提供了许多新的纳米材料,这些材料具备优异的非线性吸收性能,能够很好的满足激光的应用;在光学性质方面,与传统的非线性光学材料相比,纳米材料对波长无选择性的吸收特性,使其成为可饱和吸收体的热门选择。本论文以两种典型的新型低维纳米材料单壁碳纳米管、CdSe/ZnS量子点为研究对象,对两种材料的非线性吸收特性进行了实验分析。本文对单壁碳纳米管(SWCNTs)分别使用十二烷基硫酸(SDS)和新型表面活性剂N,N-双(2-羟乙基)十二酰胺(DDA)处理,获得普通SWCNTs溶液和半导体性SWCNTs(s-SWCNTs)溶液,并对两种溶液进行拉曼光谱、吸收光谱的研究,利用Z扫描技术分析了两种SWCNTs溶液在lμm波段的非线性吸收差异。对于CdSe/ZnS量子点,配制CdSe/ZnS量子点与PMMA的聚合物,然后将聚合物旋涂转移到玻璃基板上,经恒温烘干获得CdSe/ZnS量子点薄膜,利用Z扫描研究了其可饱和吸收性能,并将其作为可饱和吸收体使用到全固态1微米激光器中,实现了脉冲激光器的稳定运转。论文主要工作如下:(1)简要分析了 SWCNTs的应用前景,介绍了 SWCNTs的制备方法和s-SWCNTs的提纯原理,通过添加DDA获得了纯净的s-SWCNTs溶液,利用Z扫描实验和数据拟合得到了普通SWCNTs溶液和s-SWCNTs溶液的饱和光强和TPA系数,其中,s-SWCNTs溶液的饱和光强为0.213 GW/cm2,TPA系数为0.29 cm/GW,普通SWCNTs溶液的饱和光强为0.295 GW/cm2,TPA系数为0.52 cm/GW。另外,s-SWCNTs溶液的非饱和损耗和调制深度通过实验确定为14%和8.6%,普通SWCNTs的非饱和损耗和调制深度分别为12%和5.2%。结果表明,s-SWCNTs具有较低的饱和强度和较大的调制深度,作为和饱和吸收体,s-SWCNTs将更有利于超短脉冲的产生。(2)介绍了 CdSe/ZnS量子点(QDs)的制备方法和应用,使用PMMA获得了 CdSe/ZnS QDs薄膜,对CdSe/ZnS QDs的微观形貌和光学性能进行表征,通过Z扫描探究了 CdSe/ZnS QDs的非线性过程,结果显示CdSe/ZnS QDs在1微米波段具有很强的可饱和吸收特性。最后将CdSe/ZnS量子点制备成薄膜,作为可饱和吸收体,通过激光调Q技术在全固态Nd:GdV04激光器中实现了成功运转,获得了激光脉宽为233 ns,重频为556.2 kHz的激光脉冲,在激光中的应用结果证实了CdSe/ZnS量子点具有作为可饱和吸收体的潜质。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-25）
孙科[8]（2019）在《一维钨基氧化物纳米复合材料的制备及光催化性能研究》一文中研究指出近年来,光催化技术已经成为了国际上公认的处理环境问题的有效方法之一。该方法是通过半导体利用太阳能对有机污染物进行降解,而且低成本、无污染,是解决能源危机与环境问题的重要途径之一。光催化技术的关键是合适的催化剂的选择与制备,因此催化剂的发展决定着未来这项技术的应用前景。在本论文中,主要以静电纺丝技术制备了多种具有一维纳米形貌的钨基氧化物光催化剂,通过表征对其光催化性能进行了讨论。主要研究内容和结论如下:1.首先采用静电纺丝法制备超细叁氧化钨纳米纤维光催化剂。随后结合油浴法,合成了具有高可见光催化活性的Pt/WO_3纳米纤维光催化复合材料。当Pt颗粒的含量为1%时,Pt/WO_3纳米纤维对RhB染料的降解效率达到93.7%。通过基于密度泛函的第一性原理方法分析了Pt修饰提升其光催化性能的机理。因此得知,由于Pt金属颗粒的负载,产生的肖特基势垒,有效的提高了光生载流子的传输效率,相比较单纯的WO_3表现出了更好的光催化性能。通过循环测试和表征,证明制备的Pt/WO_3纳米纤维是作为一种降解有机染料的理想光催化剂。2.通过静电纺丝法制备了ZnWO_4/WO_3异质结构纳米管。经过表征,纳米管的直径在200 nm,管壁厚度为40 nm。在可见光照射下对4-NP溶液进行降解测试了样品的光催化性能,降解效率达到了91.2%。相比纯WO_3纳米纤维,光催化效率提升了近四倍。另外通过捕获剂测试发现在光催化反应中起主要作用的活性基团是h~+和·OH。结合DFT计算,探究了光催化过程中的电子转移路径。结论如下,由于异质结构中的异质界面和多孔结构的存在,促进了光生载流子的输运,电子从ZnWO_4转移到WO_3,有效地增大了电子-空穴对分离效率,这是光催化性能提高的主要因素。3.通过静电纺丝法制备了CoWO_4/ZnWO_4多孔异质结构纳米管光催化剂。经过形貌表征,纳米管的直径在150 nm,管壁厚度为20 nm。通过XPS等方法分析了异质结构的元素组成和化学价态。在可见光照射下对4-NP溶液进行降解测试了样品的光催化性能,降解效率达到了90.3%。结论如下,在煅烧过程中形成的多孔结构为光催化过程提供了更多的活性位点,这使得光催化剂与降解物之间的接触面增大,有利于提高对污染物的降解。另外经过光电测试得知,异质结构具有更大的光电流密度和更小的电子转移内阻,这有利于载流子的传输,抑制了电子空穴对的复合,提高了异质结构的光催化性能。4.通过水热法制备了单斜/六方WO_3异相结构。通过XRD测试分析了样品的晶体结构以及组成,SEM以及TEM表征分析了异相结构的形貌特征。在可见光照射下对RhB溶液进行降解测试,分析了单斜/六方WO_3异相结构光催化剂的光催化性能。结果表明,制备的单斜/六方WO_3异相结相比单斜和六方单一WO_3降解性能均得到提高。结论如下,通过光催化测试以及光电性能测试得知,异相结能够产生更多的载流子,较小的内阻更加有利于载流子的输运,最终使光催化性能得到提高。另外实验方案有待进一步改进,但该思路为光催化剂的发展提供了一种可行性思路。(本文来源于《齐鲁工业大学》期刊2019-05-20）
刘瑞从[9]（2019）在《低维纳米相增强碳化硅陶瓷复合材料的制备及力学性能研究》一文中研究指出碳化硅(SiC)陶瓷作为一种极为重要的先进陶瓷,具有低密度(3.21g/cm~3)、高硬度、高强度、高导热性、低热膨胀系数、化学惰性、高抗氧化性和耐磨性等系列优点,已成为目前应用在航空航天等领域最为重要的一种高温结构陶瓷材料。然而与其他陶瓷材料一样,碳化硅陶瓷最大的缺点是其内在的脆性,这使得它在结构部件中的使用受到极大的限制,在SiC陶瓷基体中引入第二相增强材料是一种改善其力学性能的常见方法,因此选择合适的增强相是提高碳化硅陶瓷力学性能的关键。低维纳米材料是指除叁维体材料以外的二维,一维及零维材料,其中碳纳米管(CNTs)、石墨烯纳米片(GNSs)、碳化硅纳米线(SiCNWs)等低维纳米材料具有高强度,高模量等极佳的力学性能,是改善陶瓷脆性的理想增强相。本论文分别选择碳纳米管,石墨烯纳米片和碳化硅纳米线作为增强相,添加到SiC陶瓷基质中,制备SiC陶瓷基复合材料,重点研究了碳化硅陶瓷基复合材料的制备工艺、微观结构和力学性能。研究结果表明,通过添加碳纳米管,石墨烯纳米片和碳化硅纳米线等低维纳米相,可以显着提高SiC陶瓷的力学性能,为提升SiC陶瓷的可靠性探索了一种可行途径。本文主要研究内容如下:(1)为了解决CNTs团聚问题,提高其在SiC陶瓷基体内的分散程度以及CNTs和SiC的复合效果,首先将CNTs进行混酸处理,获得了易均匀分散的CNTs,同时利用硅烷偶联剂对SiC粉体进行改性,然后采用异相沉积法制得CNTs/SiC复合陶瓷粉体,最后利用SPS烧结技术制备得到致密的CNTs/SiC陶瓷复合材料。研究发现,CNTs的加入会显着提升CNTs/SiC复合陶瓷的力学性能,当CNTs含量在3wt.%时,其MSP强度相较于SiC基体提升了42%,在用6wt.%的CNTs增强的复合材料中,断裂韧性显示出31%的增加。(2)首先通过微波加热膨胀石墨并结合超声机械剥离,制备了高质量的石墨烯纳米片,然后利用湿法球磨的方法制备GNSs/SiC复合陶瓷粉体,最后采用SPS烧结工艺烧结得到致密的GNSs/SiC陶瓷复合材料。研究结果表明,球磨时间和GNSs含量对复合陶瓷性能有重要影响,适当延长球磨时间有助于GNSs在SiC基体中的分散,合适的GNSs含量可以显着提高SiC陶瓷的强度。最后研究确定,当球磨时间为12h,GNSs含量为4wt.%时,复合陶瓷的MSP强度提升最大,相对于SiC基体提升了15%。(3)在利用湿法球磨的方法制备SiCNWs/SiC复合陶瓷粉体的基础上,采用SPS烧结工艺制备了致密的SiCNWs/SiC陶瓷复合材料。研究发现,SiCNWs的加入会使复合陶瓷的力学性能(强度和硬度)显着上升。当SiCNWs的复合量为5wt.%时,相对于SiC基体,其MSP强度提升了77%,硬度提升了41%。(本文来源于《东华大学》期刊2019-05-01）
赖天成[10]（2019）在《基于低维纳米材料/微结构基底的柔性应力传感器的制备与性能研究》一文中研究指出柔性电子器件近年来获得广泛的关注。其中,柔性应力传感器由于具有可穿戴、高性能、低成本、轻量便携、生物兼容性好等特点,在可穿戴设备、柔性电子皮肤、人机交互、智能机器人、智能医疗、柔性显示屏等领域展现出广阔的应用前景,成为研究的热点。然而目前基于单一纳米材料和聚合物基底的柔性应力传感器也面临着一些亟待解决的问题,如高的灵敏度和大的可拉伸范围之间时常存在矛盾关系,二者很难同时兼顾,柔性器件的综合性能不够好。最新的工作表明,多元纳米材料复合体系以及基底微结构能有效改善柔性应力传感器的性能指标。原子层沉积(Atomic layer deposition,ALD)技术由于其特有的自限制与自饱和反应特性,制备纳米材料具有大面积的均匀性、亚单层的膜厚控制和优异的叁维贴合性等特点。仿生方法则是一种简单便捷、环保、低成本的制备微结构基底的方法。因此,本论文针对柔性应力传感器的上述问题,利用ALD技术和仿生方法,制备了基于铱纳米颗粒(Ir nanoparticles,Ir NPs)-多壁碳纳米管(Multi-wall carbon nanotubes,MWCNTs)复合材料-鸭蹼/花瓣基仿生图案化聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)薄膜的柔性应力传感器,利用超声混合的方法制备了基于多壁碳纳米管(MWCNTs)-银纳米线(Ag nanowires,Ag NWs)混合材料-弹性纺织纤维绳基底的柔性应力传感器,研究了 ALD沉积Ir NPs的循环数、基底微结构、不同纳米材料比例等因素对传感器性能的影响,以及传感器在实际应用中的表现。论文主要进展如下:1、研究了100、200和300循环Ir NPs对Ir NPs@MWCNTs-鸭蹼基图案化PDMS薄膜的柔性应力传感器性能的影响。ALD沉积200循环的Ir NPs,在MWCNTs外壁上的分布最均匀,对传感器性能的提升最显着。最大可拉伸范围为30%应变,最大灵敏度约为34.96,相较于MWCNTs-鸭蹼基图案化PDMS薄膜样品提高了约3.6倍,相较于MWCNTs-无微结构PDMS薄膜样品提高了约21.3倍。其响应与回复时间分别为150 ms和100 ms,具有较快的响应时间。在超过10000个应变循环后传感器的电流值从2.83 ×10-8A增大到3.14×10-8A,电流漂移量约为10.8%,表现出较好的长时间服役稳定性。2、基于Ir NPs@MWCNTs-花瓣基图案化PDMS薄膜的柔性应力传感器中,同样ALD沉积200循环的Ir NPs对传感器性能提升最明显。最大可拉伸范围为35%应变,最大灵敏度约为20.33,比MWCNTs-花瓣基图案化PDMS薄膜传感器提高了约7.2倍,比MWCNTs-无微结构PDMS薄膜传感器提高了约24.1倍。其响应与回复时间分别为200 ms和250 ms。在9000个应变循环后传感器的电流值从5.27× 10-6A增大到5.79×10-6 A,电流漂移量约为9.9%,长时间服役的稳定性较好。综上所述,基于ALD技术制备的200循环的Ir NPs@MWCNTs复合材料和仿生工艺制备的鸭蹼/花瓣基图案化PDMS薄膜的柔性应力传感器展现出较好的综合性能,归因于使用低维二元复合纳米材料Ir NPs修饰的MWCNTs作为传感材料和使用仿生微结构PDMS薄膜作为基底的二者协同作用。3、研究了MWCNTs和Ag NWs混合材料的质量比(1:5、1:15、1:20、1:30、1:50和1:100)对MWCNTs-Ag NWs-弹性纺织纤维绳基底的柔性应力传感器性能的影响,发现质量比为1:30的MWCNTs-Ag NWs混合材料对传感器性能的提升最为显着,具有最佳的综合性能。其最大灵敏度达到了约415.99,相较于MWCNTs-弹性纺织纤维绳基底的传感器提高了约17.3倍,相较于Ag NWs-弹性纺织纤维绳基底的传感器提高了约21.3倍;可拉伸最大范围达到了70%的应变,相较于Ag NWs-弹性纺织纤维绳基底传感器提高了3.7倍。该传感器的响应与回复时间分别为195 ms和189 ms,具有较快的响应时间。在9000个应变循环后传感器的电流值从2.71×10-7A增大到2.78×10-7A,电流漂移量约为2.6%,长时间服役的稳定性优异。以上结果表明,质量比为1:30的MWCNTs-Ag NWs混合材料体系形成了具有较好敏感特性的导电网络,而弹性纺织纤维绳作为微结构基底有较佳的弹性和较大的可拉伸范围,二者的协同效应,使传感器综合性能较单一体系得到显着提升。4、研究了Ir NPs@MWCNTs-鸭蹼/花瓣基图案化PDMS薄膜和MWCNTs-Ag NWs-弹性纺织纤维绳基底的柔性应力传感器在人体运动检测(指关节、腕关节、手掌和吞咽动作)、人体脉搏监测和发声检测等场景中的应用。传感器的响应较为迅速稳定,测量较为准确,检测重复性较好,在可穿戴电子设备、柔性电子皮肤、智能机器人、智能医疗等领域展现出令人期待的应用前景。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
一维纳米材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着纳米技术的发展以及器件的微型化,低维纳米材料的研究日渐重要。核壳纳米异质结构作为零维纳米材料因其自身的量子尺寸效应、表/界面效应以及量子限域效应等,会产生许多不同于原始材料的优异的光、电、磁、催化等物理化学性质。研究表明贵金属纳米粒子与其他半导体材料相结合,有助于开发出多功能的新材料,特别是在光电领域,已经成为纳米材料研究领域的热点之一。此外,随着石墨烯的成功制备以及自旋电子学的发展,二维磁性纳米材料已成为发展下一代电子器件的理想材料,尤其是二维本征铁磁半导体,因其同时具有铁磁性、半导体性质以及超薄的结构特征,将硅基半导体技术融入其中,能够推动芯片技术发展,使得芯片汇集计算、存储、通信和信息处理等多种功能,同时加快数据传输速度,降低能量耗损,且存储的数据非易失,有望推动信息技术发生革命性的变化。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法预测了零维金属-金属氧化物半导体核壳异质结构和二维磁性半导体纳米材料的结构性质,光学、磁学及电子性质。主要研究内容及结果如下:(1)本文设计了一系列零维的Agn@(ZnO)42(n=6-18)核壳异质纳米结构,研究结果表明Ag13@(ZnO)42为相对最稳定的核壳异质纳米构型。其电子特性及光学性质表明Ag团簇作为核内嵌在ZnO外壳中时,可以大大提高ZnO对可见光的吸收。同时费米能级附近的Ag非占据态还可以捕获从ZnO表面因光激发跃迁来的电子,延缓光生电子-空穴对的再复合,进一步提高ZnO的光催化效率。因此Ag13@(ZnO)42核壳异质结构有望在光电子器件和光催化领域得到广泛应用。(2)核壳纳米材料的性能与其结构的多样性密切相关。本工作构建了一个与之前结构不同的核壳模型,Ag12@(ZnO)30核壳纳米结构,研究结果表明Ag12@(ZnO)30核壳纳米结构是一个磁性材料,磁性主要来源于Ag内核和ZnO外壳界面处的部分O原子。与纯的ZnO体材料相比,其在可见光区域具有很强的吸收峰。因此Ag12@(ZnO)30核壳异质界面结构可以产生微弱的磁性,并提高ZnO对可见光的吸收,为其在光电领域的应用奠定基础。(3)二维的CrSiTe3是本征的铁磁半自旋半导体,已被实验工作通过机械剥离的方法获得。本论文构建了 15种带有本征缺陷的CrSiTe3结构,利用第一性原理计算了体系的缺陷形成能,研究结果表明CrSi或SiCr本征反位缺陷在单层CrSiTe3中更容易产生。电子结构性质表明这两种缺陷使单层CrSiTe3变成了双极磁性半导体(BMS),且其BMS性质不受双轴拉伸应变和外电场的影响。这两个缺陷体系在室温下也能够稳定存在。因此缺陷工程是获取双极磁性半导体的一种有效手段,同时这也为自旋电子器件的发展奠定了基础。(4)为了寻找本征的双极磁性半导体,本工作利用第一性原理计算预测了单层GdI2的结构稳定性和电子性质。研究结果表明单层GdI2可以通过机械剥离的方法获得,其具有良好的晶格和热动力学稳定性。有趣的是,它是一个间接带隙的本征双极磁性半导体,在体系中引入不同类型的载流子可以使其产生不同自旋方向的导电性通道。单层的GdI2还是很好的铁谷材料,具有约130 meV的自发谷劈裂。且谷劈裂和双极磁性半导体特性几乎不受应变的影响。综上所述,单层的GdI2在自旋电子器件和谷电子器件领域均具有潜在的应用价值,这将有利于量子信息工程的发展。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
一维纳米材料论文参考文献
[1].李敏慧.含一维/二维纳米材料的复合质子膜的制备及其性能研究[D].青岛科技大学.2019
[2].成海霞.基于第一性原理方法设计具有独特光学和磁学性质的低维纳米材料[D].北京科技大学.2019
[3].王强.新型低维纳米材料器件的量子输运性质研究[D].山西大学.2019
[4].汤华远.低维纳米材料与生物膜耦合力学行为连续体建模与分析[D].大连理工大学.2019
[5].王国义.共轭电纺技术构筑光电磁多功能一维纳米材料与特性研究[D].长春理工大学.2019
[6].段豪杰.基于一维多孔氧化铟纳米材料气体传感器的构筑及其性能研究[D].吉林大学.2019
[7].史吉超.基于激光Z扫描的低维纳米材料的非线性吸收特性研究[D].山东大学.2019
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[10].赖天成.基于低维纳米材料/微结构基底的柔性应力传感器的制备与性能研究[D].南京大学.2019
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