组成物质的基本原子和分子结构决定了物质的性质，如电学性质、磁学性质、化学性质等。进一步研究电子、原子和分子内的运动规律和特性，便出现了一项崭新的技术，通过改变构成物质的集合体的纳米结构、形态结构、相互之间的作用等，便可获得具有所期望功能的材料，实现传感、计算、能量转换等功能，同时也可以根据所具有的功能设计相应材料的结构，即纳米科技。这项技术在21世纪推动了信息技术、医学、环境科学、自动化技术及能源科学的发展，给人类生活带来了深远的影响。
对金属富勒烯纳米材料的研究始于1996年，通过高效液相色谱分析技术、UV、XPS等对金属富勒烯材料Ce@C82、Nd@C82、Ce2@C80、Pr@C82、Pr2@C80进行分析和表征，材料纯度可达到99％。到2001年，我们探究了温度对于富勒烯碳纳米管PN结传导的影响。研究表明，电荷传输量随温度的不同而不同，室温下，Dy@C82是p型半导体，随着温度的降低，它会转化为n型半导体。2003年，我们又进一步通过扫描隧道电子显微镜、扫描穿遂能谱、理论计算等方式探究了金属内嵌杂化富勒烯的性质，Dy@C82的SEM图谱如图148.1所示。
2007年，我们又用两性离子法合成了含单磷取代基的Dy@C82衍生物，如图148.2所示。
ZnO纳米半导体材料在太阳能电池、化学传感器、原声音乐器和场致发光设备中应用很广泛。2000年，我们合成了高分散性ZnO纳米颗粒并用聚乙烯修饰改性，研究了聚乙烯修饰对ZnO纳米颗粒的形态、结构和光学性质的影响。研究表明，聚乙烯改性之后的ZnO纳米颗粒更加稳定，且通过调控聚乙烯的掺杂量可以调控ZnO纳米颗粒的性质，如图148.3所示，并应用于电子显示屏的荧光粉。2007年，通过控制气相和湿感特性合成四针状纳米ZnO，此种方法可以得到不同形态的纳米ZnO，如图148.4所示。同年，用低温热氧化法无催化合成ZnO纳米线阵列，如图148.5所示。在锌基板上用电化学方法合成超薄的ZnO纳米棒；将锌基底浸入碱性锌基质解胺-酒精的混合物中，在基底上用电化学方法合成ZnO纳米棒，如图148.6所示。
图148.1 Dy@C82的SEM图谱
图148.2 含单磷取代基的Dy@C82衍生物
图148.3 ZnO纳米颗粒的TEM图像
图148.4 四针状纳米ZnO(www.xing528.com)
图148.5 ZnO纳米线阵列
图148.6 ZnO纳米棒
2008年，我们用电化学方法从ZnO制备高度分散的ZnO/碳纳米管。使光活性和电活性有机单分子的ZnO纳米四脚状化合物的表面功能化，有用羧酸盐和膦酸酯有机分子功能化两条路线，如图148.7所示。利用柯肯德尔法合成对湿度具有高电阻敏感性的超薄ZnO纳米管，达到内直径3 nm，外直径13 nm，该方法最初是将超薄的锌纳米线通过氧化建立Zn-ZnO核壳的纳米管。我们还探究了ZnO/ZnS纳米四脚状化合物的非线性光致发光。2009年，我们尝试将ZnO用于染料敏化太阳能电池中，设计一种不需煅烧的ZnO纳米四脚状新型染料敏化太阳能电池光阳极结构，实现基于SnO2纳米粒子/ZnO纳米四脚状复合光阳极的高效染料敏化太阳能电池，如图148.8所示。在金属基片上原位生长并排列的无机纳米线阵列如图148.9所示。
图148.7 有机功能化路线
图148.8 ZnO作用于染料敏化太阳能电池
图148.9 无机纳米线阵列
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