题目：软模板调控的纳米结构湿化学法合成、组装及表征

将纳米结构材料在宏观尺度上进行组装，使微观尺度存在的纳米效应在宏观尺度得以体现，以最终实现其宏观应用，是现代纳米科技研究的热点之一。纳米组装体不仅具有多种纳米结构单元的集合性质，而且还可以通过调节结构单元的组分、尺寸、形状及组织方式对组装体的性质进行更精确的调控。显然，基于“自下而上” 理念的纳米组装技术无论对材料性能的开发，还是对新型功能器件的构筑等方面都具有十分重要的意义，这使其成为目前国际上一个重要的前沿研究领域。本论文在过渡金属及其化合物纳米结构的设计、液相合成、组装、形成机制以及新型纳米结构的物性等方面进行了有益的探索。1、 发展了lambda-MnO2纳米盘的常压液相制备技术，首次实现了lambda-MnO2晶体结构的选择性控制，制备了形貌均一、高度取向的二氧化锰纳米盘，提出了二氧化锰二维平面纳米结构形成中的软模板导向组装机制。2、 通过简单的低温反应，在无表面活性参加反应的条件下利用乙醇作为反应介质得到了形貌高度均一的、粒径4.5 nm 左右的四氧化三锰磁性颗粒及其纳米墙阵列。3、 以PVP作为软模板，首次用温和的溶液法合成了高度结晶的四氧化三锰纳米环、纳米盘等复杂结构。这些结构的实现和四氧化三锰的四方晶体特性有关，重结晶过程中的晶面共享导致了纳米环样品的局域单晶结构。在此机理基础上合成了一系列其它的四氧化三锰纳米结构，如空心球、六方纳米盘、六方纳米环等。4、 利用醇还原法生成了空心球镍链超结构，提出了一个PVP协助的空心球模板纳米粒子组装机理。对空心链超结构的磁性进行了初步的表征，并把醇还原法合成空心镍链超结构推广到其它铁系金属，得到了一系列的铁系金属及其氧化物纳米结构，包括钴（由球状粒子构成纳米花、由纳米片构成的纳米花、不同直径的纳米链）、镍（纳米环、由二十面体金属镍纳米颗粒构成的长链、直径80 nm左右，长为数十到一百纳米的金属镍纳米线）及三氧化二铁（纳米棒、纳米链、纳米笼、空心多面体、四方纳米管、四方纳米环）等。5、 DMSO体系中首次合成了大批量形貌均一的二氧化锡纳米管，初步研究了纳米管的形成机理和光学性质，提出了软模板诱导环境下多步反应协同作用生长机制，同时得到了一系列氧化锡的纳米结构，如纳米线、方形纳米管、空心球等。6、 以简单的水热反应体系通过控制CTAB和硫源的浓度以及反应时间等，合成了能够精确控制的形貌各异的硫化铅纳米晶，并在热力学和其它因素的驱动下共享{100}晶面而组装为三维阵列。7、 采用改进的微乳液法成功制备出形态完美、结晶完善、尺寸均一的ZnO纳米环，并对其光学性质做了定性的理论解释。采用不同的反应体系，通过控制晶体某些特定晶面的生长，利用晶体表面可控生长理论，控制不同晶面的生长速度，得到纳米环、纳米盘、中空嵌套多级球、纳米棒、纳米花、纳米管等预期结构的完整纳米单晶体；同时利用表面活性剂的软模板特性，初步实现了ZnO晶体的有序多级组装。通过这些新颖纳米结构的合成，发展了一条简单有效的制备过渡金属化合物纳米组装结构的途径，并为新的合成方法学的建立奠定了基础。