基于Langmuir膜的气液界面调控超细纳米线的诱导生长

Based on the idea of the mineralization, we carry out the work of establishment of novel organized molecular film system and study of its regulation growth of ultrathin nanowire . This system is an idea model to study the interaction between the ions in the subphase and the organized template. In this project, the kinetically controlled diffusion of ammonia was introduced into the traditional Langmuir monolayer interface. By changing the air-water condition, the Langmuir film interface system for growth of inorganic substance was established. Detailed study of influence of the air-water environment on the ultimately inorganic structurs was carried out. Breaking the tradition method for weak acidic pH subphase, we explore the process of enrichment of a large number of metal ions (Cd2+,Cu2+,Zn2+ and etc.)at higher pH at the air-water interface.Then the related metal hydroxide ultrathin nanowires will recipitate. By adjusting the key thermodynamic and kinetic factors, such as the speed of the ammonia diffusion, the aggregation structure of the organized film, the pH value of subphase, the ion type and concentration in subphase,the film compressed speed, the adsorption time, pressure and etc., we can regulate the nucleation, aggregation and assembly for the inorganic substances at the air-water interface. A new technique can be established for induced growth of inorganic ultrathin nanowire at the air-water interface by this regulation.

基于矿化的思想，构建新颖的有序分子膜体系并研究其对超细纳米线的调控生长，该体系是研究气液界面亚相内离子和有序分子膜模板间相互作用的理想模型。本项目通过在传统的Langmuir有序膜界面体系中引入动力学控制手段，改变气液界面环境，构建Langmuir膜在气液界面诱导生长无机物界面体系。细致研究气液界面环境,对最终诱导生长的无机物结构的影响。打破以弱酸性亚相为研究对象的常规做法,探索在较高pH值条件下，气液界面富集大量的亚相金属离子（Cd2+,Cu2+,Zn2+等）的过程，并由此在界面生成超细氢氧化物纳米线。通过调节氨气扩散的速度、表面分子膜的聚集结构状态、亚相pH值、亚相离子的种类和浓度、压膜速度、吸附时间的长短、提膜压力等影响生长过程中的关键的热力学和动力学因素，调控界面处无机物的成核、聚集和组装，从而建立一种在气液界面诱导生长具有线形结构的无机物的新技术。

在本项目中，我们研究了Cd(OH)2、Cd(OH)2/CdS、CdS、CdS/ZnO等一维结构的不同制备方法以及气液界面诱导无机物的机制；讨论了异质结纳米结构对光电输运特性的影响。具体研究内容如下：. 首先，研究了Cd(OH)2，CdS等纳米线的多种制备方法。并以Cd(OH)2为模板制备了Cd(OH)2/CdS核壳纳米线。细致研究了气液界面环境对纳米线结构的影响，研究不同有序分子膜和吸附时间对诱导的无机物结构的影响。发现随着有序分子膜密度的增加，纳米线的长度逐步增大。通过传输特性表明，和Cd(OH)2纳米线相比，Cd(OH)2/CdS具有更高的电子传输特性。. 研究了水溶液法，溶剂热法分别制备Cd(OH)2和CdS纳米线，并利用原子层沉积技术在CdS表面生长不同壳层ZnO和SnO2等。壳层的引入提高光开关比，具有较快的光响应和光回复时间，且稳定性好，检测光强范围宽。. 研究了液液界面沉淀法制备具有较大长径比的纯C60纳米棒和量子点修饰的C60纳米棒。纯C60纳米棒可以与两个Au电极间形成了背靠背肖特基结。量子点以弱的范德华力包覆在C60纳米棒表面，其吸收收拓展到了可见光区，并发生了极强的荧光猝灭现象。提出了量子点与C60棒之间的转移机制。.通过表面配体交换在CdSe/CdS/ZnS等量子点表面包覆SiO2，提高量子点荧光薄膜的稳定性。并将其与LED芯片贴合，提高白光的色温。通过溶剂热法制备CuInS2/ZnS核壳量子点，并研究了其在白光LED器件中的应用。利用磁控溅射法制备具有高功函的AZO透明电极，并应用于绿光QLED器件中作为阳极或阴极分别构筑半透明和全透明QLED器件。. 通过以上研究，发表SCI论文9篇；申报国家发明专利1项；在本项目执行期间培养毕业硕士研究生6人，新招收硕士研究生5人；获得河南省科技进步二等奖1项。