納米氧化物的濕化學(xué)合成與形貌控制研究.pdf

1、本論文針對已有納米材料制備方法存在的工藝復(fù)雜、成本較高的問題，采用設(shè)備條件要求不高、適應(yīng)性強(qiáng)的濕化學(xué)方法，在相對溫和、簡單的條件下實(shí)現(xiàn)了納米材料尺寸和形貌等方面的可控合成，并對生長機(jī)理進(jìn)行了探討，論文主要內(nèi)容歸納如下：
　　 (1)以乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)為鋅源，尿素(CO(NH2)2)為堿源，非離子型聚氨酯(PU)為模板，采用水熱法制備了堿式碳酸鋅(Zn5(CO3)2(OH)6)前驅(qū)體。在400℃下進(jìn)一步煅燒前驅(qū)體2

2、h，即獲得氧化鋅粉末。研究了不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及表面活性劑對產(chǎn)物的形貌及結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)一步確定了合成具有較高結(jié)晶度的形貌可控氧化鋅晶體的最佳工藝條件。用XRD、SEM及DSC等對合成產(chǎn)物的形貌及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測定，初步提出了花形納米氫氧化鋅和氧化鋅的形成機(jī)理。
　　 (2)采用十二烷基硫酸鈉(SDS)輔助水熱法在不同溫度下合成了氫氧化銦(In(OH)3)晶體，進(jìn)一步煅燒即得到產(chǎn)物氧化銦。由X射線衍射(XRD)分析可預(yù)測出In(O

3、H)3沿[100]方向擇優(yōu)生長的最佳反應(yīng)溫度。根據(jù)這個(gè)溫度，In(OH)3交叉棒和花狀微球體分別能在122.5℃時(shí)不添加SDS和105.0℃時(shí)添加2.56gSDS成功獲得，并且煅燒后得到的氧化銦能很好地繼承前驅(qū)體的形貌。
　　 (3)以硝酸鑭為原料、氨水為沉淀劑，采用簡單低溫沉淀法成功制備了氫氧化鑭前驅(qū)體，在750℃下進(jìn)一步煅燒前驅(qū)體2h，即獲得氧化鑭納米棒。利用X射線衍射(XRD)、熱分析(TG-DSC)、掃描電子顯微鏡(SE

4、M)以及透射電子顯微鏡(TEM)對納米棒的相結(jié)構(gòu)和形貌等進(jìn)行了表征，并在此基礎(chǔ)上探討了氫氧化鑭納米棒的生長機(jī)制以及溫度對其形貌的影響。研究、結(jié)果表明，六方相氫氧化鑭沿C軸方向組裝成棒狀，且隨著合成溫度的升高，氫氧化鑭納米棒的長徑比增大，結(jié)晶更完整，煅燒得到的產(chǎn)物氧化鑭能較好地繼承前驅(qū)體的形貌。
　　 (4)采用簡單水熱法在90-200℃下反應(yīng)18h合成了GaOOH菱形截面棒。利用X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FES

5、EM)以及高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對納米棒的相結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行了表征，并在此基礎(chǔ)上探討了前驅(qū)體GaOOH的生長機(jī)制以及溫度對其形貌的影響。合成前驅(qū)體為長短軸比為2∶1的規(guī)則菱形橫截面的GaOOH交叉棒晶體。而菱形橫截面的形成是由于GaOOH的{110}晶面族的四個(gè)晶面分別沿著[410]，[410]，[410]和[410]方向均勻生長而形成的。此外，棒軸的形成是由于沿著[001]擇優(yōu)生長。前驅(qū)體經(jīng)煅燒得到的產(chǎn)物Ga2O3能較好地繼