题目：不同形貌氧化铟纳米结构的可控合成和发光特性

摘要 本文采用金属铟的原位热氧化法、常压化学气相沉积法、InCl3·4H2O的盐分解法和水热法制备出In2O3纳米线、纳米片、纳米锥、八面体、锥形纳米带和空心方盒等纳米结构。研究了它们的形貌、尺寸、晶体结构以及所制备的In2O3空心方盒和八面体的发光性能。提出了不同形貌纳米结构的生长模式与生长机理，为不同形貌In2O3纳米材料的光学性能及其应用研究奠定了基础。具体研究结果如下：
    (1) 金属铟的原位热氧化法合成不同形貌氧化铟纳米结构
通过金属铟的原位热氧化法，700-1150 ℃温度范围内，在金属铟颗粒的表面直接生长出In2O3纳米线、纳米锥、纳米片和八面体结构。通过控制反应温度、氧气引入时的温度以及金催化剂的使用，实现了不同形貌、不同尺寸In2O3纳米结构的控制合成，且所得产物大多为没有明显缺陷的立方相单晶结构，同时对不同形貌In2O3纳米结构的生长机理进行了讨论。       
   (2) 尖锥状In2O3纳米带和直立纳米线阵列的可控合成
在H2O/N2气氛中，Au作催化剂，通过金属铟800 ℃温度下的直接热氧化反应，在单质铟表面原位生长出直立In2O3纳米线阵列，纳米线的高度在5-10 µm，呈锥形结构生长；As-H2O/N2气氛中，700 ℃温度下，在喷金的金属铟表面原位生长出直立的尖锥状In2O3纳米带，纳米带的尺寸随着Au催化剂薄膜厚度的增加而增大。所得In2O3纳米线和纳米带均为单晶立方结构的In2O3，并提出了可能的生长机理。
(3) 常压化学气相沉积法合成氧化铟八面体、纳米带、锯齿状纳米线和纳米链
在 N2/H2O混合气流中将硅片上金覆盖的金属铟颗粒加热到800 ℃制备出了不同形貌的In2O3纳米结构。在距铟源不同距离处依次得到In2O3的八面体，纳米带，锯齿状纳米线和纳米链。这些不同形貌的纳米结构均为立方相单晶结构的In2O3。基于气-固和气-液-固生长机理详细分析了八面体，纳米带，锯齿状纳米线和纳米链的生长过程，提出了不同形貌In2O3纳米结构的生长模式。
(4) InCl3溶液分解法合成In2O3八面体
通过InCl3溶液在400-900 ℃的热分解成功合成出单晶立方结构的In2O3八面体，通过反应温度的改变，八面体尺寸在0.7-1.5 μm范围内调节，TEM和XRD分析表明产物为立方相单晶结构的In2O3。发现了所制备的八面体具有发光峰位于458 nm的蓝－绿光发光，这种发光起源于In2O3八面体中氧空位的电子与铟－氧空位中心中的空穴之间的复合发光。
(5) In(OH)3和In2O3空心方盒的水热法制备及其发光性质
通过配离子InF4-与乙二醇和水的混合溶液在140-220 ℃水热反应12 h，制备出了空心结构的In(OH)3方盒，空心方盒的形貌和尺寸可以通过铟源量和温度的改变进行控制。将所得In(OH)3空心方盒经400 ℃热处理2 h转化为In2O3空心方盒。XRD和TEM分析表明，In2O3空心方盒为多晶立方相结构。如果用丙三醇和CTAB替代乙二醇可得到八个In(OH)3空心方盒自组装而成的复杂纳米结构。