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| 編輯推薦： |
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本书系统地介绍了一维纳米材料概念及其在光、电、声、磁、热和其他多方面的应用研究，可供从事化学、物理学、材料科学、能源和环境科学等领域以及有关纳米材料研究和教学的人员参考，也可作为高校学生的教科书或参考书。
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| 內容簡介： |
本书结合作者多年从事一维纳米结构材料制备与性能研究的实际经验，系统地介绍了一维纳米材料概念及其在光、电、声、磁、热和其他多方面应用研究。具体包括一维均匀掺杂和非均匀掺杂的纳米材料、一维突变异质结纳米材料、一维体异质结纳米材料等多种新型的一维纳米结构功能材料。
本书内容新颖、叙述深入浅出，介绍了大量新型一维纳米材料制备方法，以期从多方面启发读者了解整个一维纳米材料的设计与制备的方法，为研究者从原子/分子的层次设计新材料和新结构提供一些思路。可供从事化学、物理学、材料科学、环境科学等领域以及有关纳米材料研究和教学人员参考，也可作为大学生和研究生的教科书或参考书。
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| 關於作者： |
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陈南，男，汉族，1983年11月出生于河北省石家庄市，祖籍重庆市。中国农业大学本科，中国科学院化学研究所博士。现为北京理工大学化学与化工学院副教授，博士生导师。从事以无机-纳米化学为基础的交叉科学研究。迄今以/通讯作者身份在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等国际权威刊物上发表论文30余篇。拥有中国、日本发明专利3项。主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目。
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| 目錄：
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第1 章 绪论…………………………………………………………………………………… 001
1.1 纳米材料概况… ………………………………………………………………………… 001
1.1.1 纳米材料的分类… ………………………………………………………………… 002
1.1.2 纳米材料的制备方法… …………………………………………………………… 003
1.1.3 纳米材料的特殊应用… …………………………………………………………… 003
参考文献… ………………………………………………………………………………… 005
1.2 一维纳米材料… ………………………………………………………………………… 010
1.2.1 一维纳米材料的制备方法… ……………………………………………………… 010
1.2.2 硬模板法制备一维纳米材料… …………………………………………………… 012
1.2.3 软模板法制备一维纳米材料… …………………………………………………… 014
参考文献… ………………………………………………………………………………… 015
1.3 典型的一维纳米材料… ………………………………………………………………… 019
1.3.1 无机半导体一维纳米材料… ……………………………………………………… 019
1.3.2 碳家族一维纳米材料… …………………………………………………………… 021
1.3.3 导电高分子一维纳米材料… ……………………………………………………… 021
参考文献… ………………………………………………………………………………… 023
第2 章 一维均匀掺杂纳米材料………………………………………………………… 025
2.1 一维导电高分子纳米结构的可控生长… ……………………………………………… 025
2.1.1 有机共轭导电高分子… …………………………………………………………… 025
2.1.2 PBPB 纳米线/ 管的制备与表征… ………………………………………………… 026
2.1.3 PBPB 纳米线电学性能研究… ……………………………………………………… 030
2.1.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 031
参考文献… ………………………………………………………………………………… 032
目 录
一维纳米结构材料制备及其多样化应用
002
2.2 一维碳掺杂纳米阵列在超级电容器中的应用… ……………………………………… 033
2.2.1 超级电容器… ……………………………………………………………………… 033
2.2.2 超级电容器电极材料的研究进展… ……………………………………………… 035
2.2.3 掺杂碳纳米线阵列NS-CNWs 的制备与表征……………………………………… 039
2.2.4 NS-CNWs 的电化学性能研究… …………………………………………………… 043
2.2.5 结论与展望… ……………………………………………………………………… 047
参考文献… ………………………………………………………………………………… 048
2.3 一维掺杂碳纳米线阵列用于表面增强拉曼光谱… …………………………………… 053
2.3.1 SERS 简介… ………………………………………………………………………… 053
2.3.2 PCNA 基SERS 基板的制作与表征… ……………………………………………… 054
2.3.3 PCNA 基SERS 基板用于若干种分子的检测… …………………………………… 056
2.3.4 PCNA 基SERS 基板的机理… ……………………………………………………… 060
2.3.5 与不同类型的SERS 基板的比较…………………………………………………… 061
2.3.6 结论与展望… ……………………………………………………………………… 062
参考文献… ………………………………………………………………………………… 062
第3 章 一维非均匀掺杂纳米材料… …………………………………………………… 066
3.1 基于一维非均匀掺杂纳米材料的新能源发电技术… ………………………………… 066
3.1.1 常见的新能源发电方式… ………………………………………………………… 067
3.1.2 新形式产电研究现状… …………………………………………………………… 069
参考文献… ………………………………………………………………………………… 078
3.2 一维聚合物梯度掺杂纳米线湿气发电机… …………………………………………… 087
3.2.1 梯度掺杂纳米线… ………………………………………………………………… 087
3.2.2 一维聚吡咯梯度掺杂纳米线的制备与表征… …………………………………… 088
3.2.3 GDNw 分散及其测试装置搭建……………………………………………………… 090
3.2.4 GDNw 产电机理及分析……………………………………………………………… 091
3.2.5 梯度掺杂聚吡咯纳米阵列湿气发电机… ………………………………………… 095
3.2.6 结论与展望… ……………………………………………………………………… 097
参考文献… ………………………………………………………………………………… 097
3.3 一维梯度掺杂纳米线中高价金属载流子迁移湿气产电… …………………………… 100
3.3.1 高价金属载流子… ………………………………………………………………… 100
3.3.2 高价金属阳离子梯度掺杂纳米线的制备与表征… ……………………………… 100
3.3.3 IGN 阵列湿气产电基本机理………………………………………………………… 104
3.3.4 外界环境对IGN 阵列湿气产电性能的影响… …………………………………… 105
3.3.5 IGN 阵列纳米发电机的实际应用…………………………………………………… 110
3.3.6 结论与展望… ……………………………………………………………………… 114
参考文献… ………………………………………………………………………………… 114
目 录
003
第4 章 一维突变异质结纳米材料… …………………………………………………… 116
4.1 一维杂化纳米材料的概述… …………………………………………………………… 116
4.1.1 有机/ 无机杂化纳米材料…………………………………………………………… 116
4.1.2 有机/ 无机杂化纳米材料的制备方法……………………………………………… 117
4.1.3 有机/ 无机杂化纳米材料的应用…………………………………………………… 118
4.1.4 一维功能纳米材料的研究进展… ………………………………………………… 119
参考文献… ………………………………………………………………………………… 131
4.2 一维轴向平面异质结纳米线阵列的合成与性质… …………………………………… 135
4.2.1 一维轴向平面异质结纳米材料简介… …………………………………………… 135
4.2.2 PBPB/CdS 纳米线阵列的制备与表征… …………………………………………… 137
4.2.3 PBPB/CdS 异质结纳米线的电学性能研究… ……………………………………… 141
4.2.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 144
参考文献… ………………………………………………………………………………… 144
4.3 一维轴向非平面异质结纳米线阵列的合成与性质… ………………………………… 145
4.3.1 一维轴向非平面异质结纳米材料… ……………………………………………… 145
4.3.2 PbS/PPy 纳米线阵列的制备与表征………………………………………………… 146
4.3.3 PbS/PPy 纳米线阵列的电学性能研究……………………………………………… 149
4.3.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 151
参考文献… ………………………………………………………………………………… 151
4.4 一维的双P-N 异质结三段纳米线电子逻辑门的构建… ……………………………… 152
4.4.1 P-N 异质结逻辑门… ……………………………………………………………… 152
4.4.2 双P-N 异质结三段纳米线的制备与表征… ……………………………………… 155
4.4.3 EPP 纳米线逻辑门…………………………………………………………………… 157
4.4.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 159
参考文献… ………………………………………………………………………………… 160
4.5 一维轴向异质结构纳米线阵列作为全固态微型超级电容器… ……………………… 162
4.5.1 微型超级电容器… ………………………………………………………………… 162
4.5.2 PEDOT/MnO2 轴向异质结构纳米线阵列的制备与表征…………………………… 165
4.5.3 PEDOT/MnO2 纳米线阵列微型超级电容器………………………………………… 168
4.5.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 173
参考文献… ………………………………………………………………………………… 174
4.6 嘉宝果状碳@ 二氧化钛纳米线用于液体蒸发诱导产电… …………………………… 176
4.6.1 流体发电… ………………………………………………………………………… 176
4.6.2 水蒸发产电… ……………………………………………………………………… 179
4.6.3 C@T 的制备与表征… ……………………………………………………………… 183
4.6.4 C@T 的产电机理… ………………………………………………………………… 185
一维纳米结构材料制备及其多样化应用
004
4.6.5 C@T 液体蒸发诱导产电装置… …………………………………………………… 186
4.6.6 C@T 光响应智能蒸发产电装置… ………………………………………………… 191
4.6.7 C@T 蒸发产电装置的实际应用… ………………………………………………… 193
4.6.8 结论与展望… ……………………………………………………………………… 195
参考文献… ………………………………………………………………………………… 196
第5 章 一维体异质结纳米材料………………………………………………………… 199
5.1 基于一维有机体异质结纳米线阵列的快速光响应开关… …………………………… 199
5.1.1 一维有机体异质结纳米材料… …………………………………………………… 199
5.1.2 H-t-B/P3HT 纳米线的制备与表征… ……………………………………………… 201
5.1.3 H-t-B/P3HT 纳米线光电性能… …………………………………………………… 206
5.1.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 211
参考文献… ………………………………………………………………………………… 211
5.2 具有高稳定性和高效场发射性能的一维共聚物纳米线阵列… ……………………… 213
5.2.1 一维共聚物纳米线… ……………………………………………………………… 213
5.2.2 PEDOT-co-T34bT 纳米线的制备与表征…………………………………………… 215
5.2.3 PEDOT-co-T34bT 纳米线的电学与场发射性能…………………………………… 219
5.2.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 222
参考文献… ………………………………………………………………………………… 222
5.3 高稳定性一维共聚物纳米线有序阵列超级电容器… ………………………………… 223
5.3.1 一维聚合物纳米材料超级电容器… ……………………………………………… 223
5.3.2 PPE 的制备与表征…………………………………………………………………… 224
5.3.3 PPE 超级电容器的电化学性能……………………………………………………… 226
5.3.4 结论与展望… ……………………………………………………………………… 229
参考文献… ………………………………………………………………………………… 229
第6 章 展望…………………………………………………………………………………… 233
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| 內容試閱：
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纳米技术是以纳米尺度的物质或结构为研究对象的一门学科，是指通过一定的微细加工方式，按人的意志直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，研究其特性，并由此制造具备新功能的器件、机器以及其他各方面应用的科学与技术。由于其具有独特的结构，导致用纳米技术制备的纳米材料具有一些奇异的特性，因此纳米体系的光、电、磁和热等物理性质与常规块体材料不同，出现许多新奇的性能。其中，一维纳米材料因具有沿一定方向的取向特性使其被认定为定向传质的理想材料，是可用于电子及光激子有效传输的小维度结构，可在光电器件、能量转换器件、场效应晶体管、共振隧道二极管等纳米电子器件领域发挥自身独特优势。一维纳米结构因集成了良好的电学、光学和化学性能而成为研究热点，并被广泛应用于各个领域，成为纳米材料家族中一类引人瞩目的群体。
基于以上研究现状，本书以一维纳米结构材料的制备为核心，利用氧化铝模板，使用无机半导体材料、有机导电聚合物和多种碳基材料等为构筑基元设计了一系列具有不同微结构和杂化界面的一维纳米结构器件，并研究了它们在光学、电学、磁和催化等多方面的性质与应用价值。这对一维纳米材料与器件的后续研究与发展具有重要的指导意义。
全书共分6章，均由陈南撰写和统稿。另外，编者在本书的编写过程中，引用了一些参考文献中的图、表和数据等资料，在此向相关作者表示感谢。
本书的编写得到了国内外众多同行的鼓励、关心、支持和帮助，尤其是中国科学院化学研究所李玉良院士等为本书提出了一些宝贵的修改意见。另外，本书的完成也离不开多年来在实验室工作过的硕士研究生和博士研究生的不懈努力，在此一并对他们表示感谢。本书的研究得到了国家自然科学基金青年项目（21301018）、国家自然科学基金面上项目（21671020）、北京市自然科学基金面上项目（2172049）的资助。借此机会，特别向国家自然科学基金委员会和北京市自然科学基金委员会所给予的支持和帮助表示
感谢。
限于时间和精力，书中难免有不妥之处，恳请广大读者不吝指正！
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