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1、一维-族半导体纳米材料的设计、合成与性能研究Design, synthesis and function of one-dimensional II-VI semiconductor nanomaterials 主要要研究内容 提出了溶剂热条件下一维纳米晶的合成方法，运用配位分子模板机制，合成出系列半导体纳米棒、纳米管； 发展了室温合成过渡金属与主族硫属化合物纳米晶的新途径,利用稀土氧化物有机溶剂液相离子交换直接合成法制备出稀土硫氧化物纳米材料； 发展了液相自组装方法，成功地合成出一系列半导体纳米管，单晶纳米线。 研究成果的科学意义和应用前景II-VI族半导体纳米材料因其具有优异的物理特性和潜
2、在的应用前景，受到了材料科学家的高度重视，特别是其一维量子线的研究，不仅有助于人们在原子或分子水平上认识晶体的成核与生长，同时对进一步探索纳米材料的维度控制规律和量子尺寸效应与相关的新性质间的关系，为未来实现在分子水平设计、制造半导体纳米量子器件与分子导线奠定理论与实验基础。 代表性论文 Yadong Li*, H.Liao and Y.Qian et al. “Non-aqueous Synthesis of CdS Nanorod Smiconductor. ” ,Chem. Mater. 10(9),2301 (1998) Yadong Li*, Y.Ding, Y.Zhang et a
3、l., “A Solvothermal Elemental Reaction to ZnSe Nanocrystalline”,Inorg. Chem. 1998,37(12), 2844 Yadong Li*, H.Liao and Y.Ding et al. “ Novel Solvothermal Synthesis of CdE(E=S,Se,Te) Semiconductor Nanorod. ”,Inorg. Chem. 1999, 38(7), 1382 Yadomg Li*, Z. Wang, Y. Ding, “Room Temperature synthesis of Me
4、tal Chaleogenides in Ethylenediamine”,Inorg. Chem. , 1999, 38(21), 4737 Yadong Li*, Y. Huang, T. Bai, et al., “A Straightforward Conversion Route to Nanocrystalline Rare Earth Mono-thio Oxides in Sulfur Ethylenediamine Solution”, Inorg. Chem. 2000,39,3418 Yadong Li*, Yi Ding, and Zhaoyu Wang “A Nove
5、l Chemical Route To ZnTe Semiconductor Nanorods”, Adv. Mater.,1999, 11(10), 847 Li Yadong*,Sui Mong, Ding Yi, et al. “Preparation of Mg(OH)2 nanorods” Adv. Mater. 2000,12(11),818无机/有机纳米微粒的制备复合与组装The Preparation, Composite And Assembly Of Inorgano/Organo-Nanoparticles由于纳米微粒的特殊层次和状态，人们若想将其特殊性能以材料形式付诸于
6、应用，则必须实现它以某种形式与体相材料的复合与组装。而实现半导体纳米微粒的尺寸大小、粒度分布、组装维数表面修饰及体相化过程的控制是半导体纳米微粒研究和应用的关键。通过对纳米微粒在聚合物网络中的原位制备及其与有机聚合物的复合与膜层组装研究，为半导体纳米微粒的复合与组装开辟了新方法，同时为聚合物光学材料及有序膜层的光电功能化提供了理论与实验数据，为功能性纳米微粒体相化并逐步走向实用打下了良好的理论基础。 主要研究成果 采用不同的方法实现了PbS、ZnS、CdS、CdSe、TiO2、CuS、ZnSe、ZnSe:Cu等无机纳米微粒的制备及其在高分子中的复合、组装及光学性质研究。在无机纳米微粒的复合过程
7、中，通过控制适当的反应条件实现了纳米微粒的粒度控制和表面结构控制，进而实现了对无机纳米微粒光学性质的控制。用可聚合分子来修饰纳米微粒表面，通过与其它单体的进一步聚合，将纳米微粒复合于高分子材料中；采用与纳米微粒具有相反电荷的双离子或多聚离子化合物与纳米微粒交替沉积生长，制备了复合纳米微粒的有机、无机交替MD膜。实验证明MD膜中强烈的静电相互作用保证了交替膜以单分子层层状结构的有序生长性。为纳米微粒有序组装提供了一种新方法。原位制备了CdS、ZnS:Cu掺杂及CdSe/CdS核-壳结构纳米微粒，克服了文献中液固相不均相交换及气固相异相沉淀的缺点，纳米微粒的组成、尺寸和分布在很大程度上得到了控制。
8、制备了ZnS:Ag、TiO2/PbS、ZnSe:Ag、TiO2/CdS等复合半导体纳米微粒及其复合膜，研究了聚合物纳米复合微粒的光电功能性质。经聚合物网络内链上苯环磺化，溶液均相离子交换、硫化等步骤原位制备了CdS、ZnS:Cu掺杂及Cu2S/CdS/ZnS核-壳结构纳米微粒。结合采用胶体方法，我们已制备了ZnS:Ag、TiO2/PbS、ZnSe:Ag、TiO2/CdS等复合半导体纳米微粒及其复合膜。 应用前景 有机纳米结构材料、半导体纳米微粒及有机/无机纳米复合材料的研究开发在高性能与功能性纳米光电信息材料方面有十分重要的应用前景。 代表性论文1) Synthesis of PbS Nano
9、particles in Polymer Matrices Mingyuan Gao, Yi Yang, Bai Yang, Fenglan Bian and Jiacong Shen, J.Chem.Soc., Chem. Commun., 1994, 27792) Photoluminescence and Electroluminescence of ZnS:Cu Nanocrystals in polymeric networksJinman Huang, Yi Yang, Shanhua Xue, Bai Yang*, Shiyong Liu and Jiacong Shen; Ap
10、plied Physics Letters, 1997,70(18)，23353) Synthesis and Optical properties of CdSe and CdSe/CdS nanoparticles Encai Hao, Haiping Sun, Zhen Zhou, Junqiu Liu, BaiYang*,and Jiacong Shen, Chem. Mater. 1999,11,3096-3102纳米级活性氧化物的制备与纳米结构阳极的开发Preparation of nanoscale active oxides and development of nanostr
11、uctured anodes福州大学 唐电采用常规技术制造的活性氧化物涂层有难以避免的缺陷：(1)晶粒尺度不均；(2)相结构不佳和(3)成分分布不均。本研究试图探索开发高性能的电极材料。电极材料是电化学装置的核心，这一研究具有理论意义和应用价值。 【创新】提出纳米结构钛阳极的新构思探索溶胶凝胶、胶溶法、沉淀水解法等，有些属于开拓性的制备方法开发出具有纳米结构的钛阳极制作工艺【成果】提出适应钌、铱、钯、铂等活性氧化物纳米材料的制备方法 得出有关的纳米级活性氧化物的晶粒结构、形貌特点、相变规律、晶体结构、亚结构和电化学特性等研制成功其活性和耐蚀性大幅度提高的具有纳米结构涂层的钛阳极新产品，应用后获
12、显著效益有机-无机纳米杂化材料 Organic-Inorganic Hybrid Nanocomposites中国科学院长春应用化学研究所 姬相玲*，姜炳政随着电子和信息科学的飞速发展，人们对材料机物提出了越来越高的要求。例如，要求器件的微型化、多功能化、集成化、安装的微型化。无机物由于它们光谱谱线较窄，成为应用广泛的光、电、磁等功能材料。尤其纳米无机物，由于纳米微粒的特点，即电子能级的不连续性，量子尺寸效应等，使它在信息，环境，能源，健康等与人类社会生活息息相关的领域显示巨大的前景并改变着人类的生活。但纳米粒子只有制成稳定的材料并加工成器件之后才能得到应用和集成。目前有两种主要加工手段：一是
13、物理方法如扫描隧道显微镜，但规模和成本受到限制；二是化学方法。而有机高分子材料一个主要的优点就是易组装成型加工。如果将有机高分子与无机物进行纳米尺度或分子水平的杂化，会得到性能独特的新材料。这是多学科交叉的领域，涉及有机化学，高分子化学，无机化学，胶体和表面化学，材料学等众多学科。杂化功能材料的应用领域涉及电子通讯，信息存储，航空航天，医学诊断等多个方面。 高强度高韧性透明有机-无机纳米杂化材料溶胶-凝胶技术是传统的制备陶瓷和无机玻璃的方法，由于它的反应条件温和，目前也广泛用于有机-无机纳米杂化材料的合成上。我们将有机高分子与无机高分子形成互穿网络，达到既增强又增韧的目的，且样品透明性好。 高
14、聚物-稀土化合物纳米杂化光块 原位制备含稀土离子的有机-无机纳米杂化发光薄膜应用背景 在上述纳米尺度上的杂化材料中，稀土无机物的粒子尺寸为纳米级，材料可以保证光学透明。稀土元素发射光谱窄，可以用来作荧光材料、电发光材料、等离子体发光材料等。我们对过渡金属化合物纳米晶和无机半导体纳米晶及其与高分子的杂化材料正在研究中，它们具有明显的量子尺寸效应，可用作量子点体系及制备电压调色的发光体系，应用领域涉及电子通讯、信息存储、航空航天、医学诊断等多个方面。 取得成果发表论文 1、Dewen Dong,Shichun Jiang,Yongfeng Men,XiangLingJi,BingshengJiang, ADV.MAYER.,200012(9),6462、Xiang Ling JI,Bin Li,Hongjie Zhang,Xiabin Jing,Bingzheng Jiang, J.NON-CRYSTSOLIDS,2000,275.52专利 乙烯基有机/无机纳米杂化材料的合成方法，98108617.8含稀土有机/无机纳米杂化发光材料的合成方法，98116430.7有机/无机纳米硫化镉杂化发光材料的合成方法，00128253.0著作 姬相玲，蒋世春，姜炳政，现代高分子物理学，第十章有机高分子/无机物纳米杂化材料，殷敬华，莫志深主编，科学出版社，2001，P282-297
