反纤蛇纹石结构纳米管的可控制备与生长机理研究

基于纤蛇纹石纳米管TO型结构单元层的四面体片和八面体片在平面二维方向上尺寸大小具有可调性，采用改变结构单元层中阳离子的大小和配比的方法调控纳米管结构层卷曲方向、卷曲半径，设计并水热合成反纤蛇纹石结构纳米管。采用XRF、XRD、HTEM、AFM、IR、RM等手段对纳米管的成分、结构、形貌进行分析表征，采用荧光光谱、紫外可见光谱、Zeta电位、比表面积与孔隙度分析仪、磁测量系统、电化学工作站及热分析等手段对纳米管的光学性质、表面电性、比表面积、磁滞回线特征、伏安特性和热稳定性进行分析表征；获得最佳的合成工艺技术条件以及成分、结构、形貌与属性之间的关系，揭示影响反纤蛇纹石结构纳米管生长的决定因素及生长机理；建立此纳米管的晶体生长模型；对拓展纳米管的制备方法、揭示纳米管的形成机制研究方面具有重要的理论意义。

采用水热法在不同反应条件下合成系列蛇纹石结构纳米材料，探讨了不同蛇纹石结构纳米材料的生长影响因素。研究了合成蛇纹石结构纳米材料的晶体结构、形貌及生长机理。基于蛇纹石TO型结构单元层的四面体片和八面体片在平面二维方向上尺寸大小的可调性，采用改变结构单元层中阳离子的大小和配比的方法调控结构层卷曲方向、卷曲半径。采用水热法，通过Fe3+、Ni2+和Cr3+离子替代蛇纹石八面体层中的Mg2+进行了掺杂纤蛇纹石纳米管、镍纤蛇纹石纳米管的合成；以Ge替代四面体层中的Si，合成了利蛇纹石结构Ni3[Ge2O5](OH)4和Mg3[Ge2O5](OH)4纳米盘；分别以氧化锗和氢氧化镍为原料，Be为掺杂离子，和以氧化硅和氧化铝为原料合成了四面体片居外、八面体片居内的反纤蛇纹石结构BexNi3-x[Ge2O5](OH)4和硅酸铝纳米槽。采用XRD、SEM 、HTEM、IR、RM等手段对合成各纳米结构的结构、形貌进行分析表征，采用磁测量系统、紫外可见吸收光谱、热分析仪、电化学工作站对掺杂纳米管的磁滞回线特征和光吸收特性、镍纤蛇纹石的热稳定性和电化学性能进行分析表征；探讨不同离子的替代对合成各蛇纹石结构纳米料材的形貌、结构和性能影响，并对其管径、管壁厚、晶胞参数等晶体学特征进行了研究。结果表明通过不同半径离子的替代可以达到对纳米管结构层的调控，获得了具有室温铁磁性纳米管。温度、pH值的升高，反应时间的延长有利于Ni3[Si2O5](OH)4纳米管和Mg3[Ge2O5](OH)4、Ni3[Ge2O5](OH)4纳米盘的生长。本研究对拓展纳米管的制备方法、揭示纳米管的形成机制研究方面具有重要的理论意义。