PbTiO3納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合材料的濕化學(xué)制備、微結(jié)構(gòu)與光催化性能研究.pdf

1、單晶鐵電納米結(jié)構(gòu)的可控制備、表面與界面物理化學(xué)性能的研究已成為功能納米材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向之一。鈦酸鉛是典型的鈣鈦礦鐵電氧化物，研究其單晶納米結(jié)構(gòu)的可控制備與尺寸效應(yīng)對(duì)于理解納米尺寸的鐵電性、拓展納米鐵電材料的功能與應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義。本文采用水熱法成功制備了不同形貌的鈦酸鉛納米結(jié)構(gòu)，結(jié)合XRD、TEM等微結(jié)構(gòu)分析研究了不同形貌鈦酸鉛納米結(jié)構(gòu)的成核-生長(zhǎng)機(jī)制，探討了堿濃度調(diào)制的生長(zhǎng)機(jī)制轉(zhuǎn)變。另一方面，論文采用具有單疇結(jié)構(gòu)的鈦酸鉛納米片

2、為基底，制備了具有選擇性光沉積行為的Ag2O/PbTiO3等復(fù)合材料，研究了其光沉積機(jī)理和光催化性能，取得了以下創(chuàng)新性成果:
　　(1)對(duì)比分析不同礦化劑濃度下鈦酸鉛納米粒子隨水熱時(shí)間產(chǎn)物的變化得到:當(dāng)堿濃度較低(1～2g)時(shí)，以鉛氧化物中間態(tài)為成核位，發(fā)生非均相成核，然后通過奧斯瓦爾德熟化(OR)形成粒徑在100～150nm的近立方狀鈣鈦礦型鈦酸鉛納米顆粒。隨著堿濃度的增加(3g)，快速形成大量近立方狀鈣鈦礦型鈦酸鉛納米顆粒，其

3、中一部分納米顆粒自組裝(OA)成片狀結(jié)構(gòu)，融合形成厚度為100～150nm，平均邊長(zhǎng)為359nm的鈣鈦礦型鈦酸鉛納米片。當(dāng)氫氧化鈉濃度進(jìn)一步增大(4～5g)時(shí)，鉛氧化物片狀結(jié)構(gòu)作為模板，前驅(qū)體分解形成的二氧化鈦納米粒子通過原位異質(zhì)成核，形成鈦酸鉛薄片狀結(jié)構(gòu)，薄片通過自組裝疊加(OA)形成厚度為150～250nm，邊長(zhǎng)為400～1500nm的鈦酸鉛納米片。
　　(2)用波長(zhǎng)大于420nm的氙燈照射，氧化銀納米顆粒選擇性地沉積在鈦酸鉛

4、納米片的正極化面上。大量實(shí)驗(yàn)研究表明其可能的沉積機(jī)理是可見光照下，鈦酸鉛納米片表面產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在鈦酸鉛納米片的鐵電自發(fā)極化作用下，光生電子被聚集在納米片的正極化面，銀離子捕獲電子形成銀納米晶;同時(shí)，氧氣被證明在硝酸銀存在時(shí)可以溢出，說明光照過程中溶解氧濃度達(dá)到過飽和，由于氧氣的電負(fù)性大于銀，而且氧氣形成超氧自由基的電勢(shì)比銀離子形成銀的電勢(shì)更正，所以氧氣和中間態(tài)氧化基團(tuán)可能將銀納米晶氧化成氧化銀。另外，如果光照前首先形成銀與氨水的絡(luò)合