稀土錫酸鹽納米材料的水熱合成及結(jié)構(gòu)、性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、稀土錫酸鹽(Ln2Sn2O7,Ln=Y,La-Lu)屬于立方燒綠石結(jié)構(gòu)的多元復(fù)合氧化物,具有優(yōu)異的熱、電、磁和催化等性能,它們在鋰電池、催化劑、熒光、離子導(dǎo)體及抗輻射等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。 本課題利用稀土硝酸鹽,四氯化錫為前驅(qū)體,不添加任何表面活性劑或絡(luò)合劑,采用簡單、中性、高效的水熱法,成功實(shí)現(xiàn)了三元復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料的合成。同時,采用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、形貌及尺寸進(jìn)行了詳細(xì)的表

2、征。利用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)和拉曼光譜(Raman)對得到的系列樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)變化的研究。利用紫外可見漫反射光譜(DRS)測得樣品的吸收邊并計算了復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料的禁帶寬度,利用紫外可見(UV-vis)光譜儀研究了它們的光催化降解有機(jī)物的性能。 利用稀土元素具有離子半徑與電子結(jié)構(gòu)相近的特點(diǎn),本課題采用上述水熱法成功地合成了系列三元稀土錫酸鹽納米材料,包括Y2Sn2O7、La2Sn2O7、Pr2Sn2O7、Nd2S

3、n2O7、Sm2Sn2O7、Eu2Sn2O7、Gd2Sn2O7、Tb2Sn2O7、Er2Sn2O7和Yb2Sn2O7共10種。實(shí)驗證明,這些產(chǎn)物均為單相的立方燒綠石結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物,由此可見,該方法普遍適用于稀土錫酸鹽納米材料的合成,而且,所得產(chǎn)物具有純度高、結(jié)晶好、尺寸分布窄、粒徑小(10-100 nm)等特點(diǎn)。進(jìn)一步研究表明,從La→Yb,隨著離子半徑的逐漸減小,(222),(400),(440),(622)和(444)五個晶面的衍射

4、峰都逐漸向高角度偏移,即2θ隨著離子半徑的減小而逐漸增大,通過計算可以得出系列稀土錫酸鹽Ln2Sn2O7的晶格常數(shù)平均值a和Ln~(3+)離子半徑基本呈線性關(guān)系,這些都體現(xiàn)了經(jīng)典的鑭系收縮現(xiàn)象。振動光譜研究表明,在紅外光譜中,由La→Yb,隨著稀土離子半徑的減小,晶格參數(shù)a減小,Sn-O鍵的鍵強(qiáng)度增強(qiáng),從而使得Sn-O鍵的振動頻率v(Sn-O)向高頻率方向有規(guī)律地移動。在拉曼光譜中,歸屬于A(1g)模的O-Sn-O彎曲振動對離子半徑的改

5、變極為敏感,系列稀土錫酸鹽由于鑭系收縮的影響,隨著A位稀土元素離子半徑的減小,A1g模幾乎成線性增大趨勢。以合成的稀土錫酸鹽為催化劑,在紫外燈照射下對甲基橙溶液的光催化降解實(shí)驗顯示,所得產(chǎn)物具有光催化降解有機(jī)物的能力。 本課題提出的復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料的水熱合成工藝具有普遍適用性,且方法簡單、溫和、結(jié)晶好、純度高。系統(tǒng)的研究了產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)、振動光譜特性和光催化性能。本課題的研究對稀土錫酸鹽納米材料的制備和應(yīng)用具有重要的意義

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