基本信息
- 项目名称：
- 二氧化钒纳米线的Langmuir-Blodgett可控组装与性能
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 如何对一维纳米材料的表面进行功能化处理，解决团聚问题，提高其分散性，并对其进行择优取向排列和有序组装，是纳米材料科学领域十分重要的研究课题，对纳米材料的器件化和实用化具有重要意义。该作品选择可用于电化学、自旋电子等领域的二氧化钒纳米线为研究对象，采用硬脂酸及十六烷基三甲基溴化铵混合表面活性剂对纳米线进行单分散修饰，实现了纳米线（00L）晶面择优取向排布和局部有序排列，发...(查看更多)
- 详细介绍：
- 通过硬脂酸（SA）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的修饰，实现了二氧化钒纳米线在有机溶剂中的均匀分散；采用LB技术，完成了二氧化钒纳米线的组装。在组装过程中，随着表面压的不断增大，分散性良好的纳米线逐渐形成局部区域有序的纳米单分子层，在松弛之后，纳米线的筏状结构依然保留。从π-A曲线中可以看出，二氧化钒纳米线表现出了滞后行为，通过扫描电子显微镜证明了上述实验结果。XR...(查看更多)
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 如何对一维纳米材料进行表面功能化处理，解决团聚问题，提高其分散性，并进行择优取向排列和有序组装，是纳米材料科学领域十分重要的研究课题，对纳米材料的器件化和实用化具有重要意义。 本作品对二氧化钒纳米线进行表面修饰，并进行LB组装。通过XRD、SEM、低温磁性能、循环伏安和I-V曲线等分析其结构与性能。同时对二氧化钒纳米线表面修饰机理和择优取向机理进行了探讨。
科学性、先进性及独特之处
- 1、该作品采用CTAB-SA混合表面活性剂对二氧化钒纳米线进行表面修饰，解决其团聚问题，并揭示了基于氢键配位的表面修饰机理； 2、采用LB技术对二氧化钒纳米线进行有序组装，率先实现了纳米线（00L）晶面择优取向，并探讨了表面活性剂对（001）晶面的择优配位效应； 3、二氧化钒纳米线LB膜显示顺磁性，相对于二氧化钒纳米线粉末其电化学性能得到提高，比容量、电流密度和电导率均提高约两个数量级。
应用价值和现实意义
- 作品率先实现了二氧化钒纳米线的LB有序组装。得到(00L)晶面择优取向和局部有序的LB膜, 这对其他一维纳米材料的普遍应用及纳米系统组装、集成与应用起到促进作用；二氧化钒纳米线LB膜为顺磁性，相对于粉末其比容量、电流密度和电导率均提高近两个数量级，为开发新型纳米电子自旋材料和高能电池奠定基础。该研究使二氧化钒纳米线更好地分散、择优取向和性能优化，为相关纳米器件的组装、集成和优化奠定基础。
学术论文摘要
- 用硬脂酸（SA）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对二氧化钒纳米线进行表面修饰，并采用LB技术组装，获得了(00L)晶面择优取向和局部区域有序的LB膜。通过π-A曲线、SEM和XRD, 研究分析了LB组装过程，发现π-A曲线上滞后行为的存在对应于纳米线的筏状排列，纳米线（00L）晶面择优取向归因于表面活性剂对（001）晶面的择优配位效应。低温磁性能研究表明二氧化钒纳米线...(查看更多)
获奖情况
- 1.参加美国波士顿2008 MRS （材料研究学会）秋季会议(报告题目: Assembly and Property of Vanadium Oxide Nanorod LB film)； 2.论文《Improvement of Electroactivity of VO2 Nanowires through Langmuir-Blodgett Assembly》已在中国科技论文...(查看更多)
鉴定结果
参考文献
- 1.M.Li, H.Schnablegger, S.Mann, Nature, 402, 393 (1999). 2.P. D. Yang, F. Kim, Chem. Phys. Chem. 3, 503 (2002). 3.D. Whang, S. Jin, Y. Wu and C. M. Lieber, Nano Lett. 3, 1255 (2003). 4.D. Wha...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 一维纳米材料，如纳米管，纳米线等，由于他们独特的结构和优异的物理性能以及潜在的应用价值使其在纳米科学界已经引起了广泛的关注[1-2]。随着对其组成、形貌、尺寸的人为可控，人们希望能对其进行有序可控的组装，从而使其得以充分的展示和应用。如何对一维纳米材料的表面进行功能化处理，解决团聚问题，提高其分散性，并对其进行择优取向排列和有序组装，是纳米材料科学领域十分重要的研究课题...(查看更多)
