鍺酸鹽納米線-納米棒的合成與表征.pdf

1、鍺酸鹽納米線/納米棒具有良好的光催化、傳感、電學(xué)及光學(xué)特性,在納米光催化、納米光學(xué)、納米電學(xué)及傳感領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用潛力。本文論述了三元氧化物納米線/納米棒、鍺酸鹽納米線/納米棒的合成、性能及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀與最新進(jìn)展情況。通過水熱方法合成了鍺酸鈣納米線、鍺酸鎘納米線、鍺酸錳納米棒及鍺酸鋅納米棒,研究了鍺酸鹽納米線/納米棒的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及光學(xué)特性,分析了生長(zhǎng)條件對(duì)鍺酸鹽納米線/納米棒形成的影響及其生長(zhǎng)機(jī)制,這在一維鍺酸鹽納米材料的高效合成、

2、生長(zhǎng)機(jī)制及應(yīng)用方面具有較重要的研究意義。
　　分別以乙酸鈣和二氧化鍺作為鈣源及鍺源,通過簡(jiǎn)單的水熱過程合成了直徑50-200 nm、長(zhǎng)數(shù)十微米的鍺酸鈣納米線。鍺酸鈣納米線由斜方 Ca2GeO4、斜方Ca2Ge7O16和三斜 CaGe2O5晶相構(gòu)成。鍺酸鈣納米線的PL光譜顯示在發(fā)射中心421 nm和488 nm位置處存在強(qiáng)烈的藍(lán)光發(fā)射現(xiàn)象,在發(fā)射中心529 nm位置存在較弱的綠光發(fā)射現(xiàn)象。水熱溫度和時(shí)間對(duì)鍺酸鈣納米線的形成和生長(zhǎng)起到

3、了關(guān)鍵作用,水熱溫度80℃時(shí)有納米棒生成,隨著水熱溫度和保溫時(shí)間的增加,納米棒的持續(xù)生長(zhǎng)形成了鍺酸鈣納米線。除了乙酸鈣外,氧化鈣也是合成鍺酸鈣納米線合適的鈣源,添加十二烷基磺酸鈉(SDS)和乙二胺可以調(diào)控鍺酸鈣納米線的尺寸。
　　未采用任何表面活性劑,以二氧化鍺和乙酸鎘為原料,通過簡(jiǎn)單的水熱過程合成了鍺酸鎘納米線。X-射線衍射結(jié)果顯示所得鍺酸鎘納米線由單斜鍺酸鎘晶相構(gòu)成。電鏡結(jié)果顯示納米線的直徑約30-300 nm、長(zhǎng)度數(shù)十微米,

4、表面光滑。水熱溫度、時(shí)間和反應(yīng)釜填充度對(duì)鍺酸鎘納米線的形成與尺寸有重要影響。隨著水熱溫度和保溫時(shí)間的增加,納米線的長(zhǎng)度不斷增加,控制水熱溫度可得到直徑均勻的鍺酸鎘納米線。室溫 PL光譜結(jié)果顯示所得鍺酸鎘納米線在422 nm和490 nm位置處存在強(qiáng)烈的藍(lán)色光致發(fā)光現(xiàn)象,在528 nm位置處存在綠色光致發(fā)光現(xiàn)象,說明所得鍺酸鎘納米線具有良好的光學(xué)特性。乙二胺對(duì)鍺酸鎘納米結(jié)構(gòu)形成的影響研究說明添加乙二胺后可以得到單斜 Cd2Ge2O6晶相的

5、鍺酸鎘花狀結(jié)構(gòu)。
　　以二氧化鍺和乙酸錳為原料,通過簡(jiǎn)單的水熱過程合成了斜方 Mn2GeO4和單斜Mn2Ge2O7構(gòu)成的鍺酸錳納米棒。納米棒表面光滑、頭部為平面結(jié)構(gòu),長(zhǎng)度大于10微米,直徑約60-350 nm。水熱溫度、保溫時(shí)間、填充度、表面活性劑、溶劑和錳源材料對(duì)鍺酸錳納米棒的形成有重要影響,乙酸錳是合成鍺酸錳納米棒的合適錳源材料。光致發(fā)光結(jié)果顯示鍺酸錳納米棒在發(fā)射中心422 nm、472 nm和487 nm位置處具有強(qiáng)烈的藍(lán)光

6、發(fā)射現(xiàn)象,在530 nm處存在較弱的綠光發(fā)射現(xiàn)象。
　　以二氧化鍺和乙酸鋅為原料,通過水熱過程合成了斜方結(jié)構(gòu)的鍺酸鋅納米棒。分析顯示鍺酸鋅納米棒為單晶結(jié)構(gòu)、表面光滑,長(zhǎng)度約10微米、直徑約50-500 nm。水熱溫度、保溫時(shí)間、填充度、表面活性劑及乙二胺對(duì)鍺酸鋅納米棒的形成有重要影響。添加乙二胺時(shí),可以得到直徑30-100 nm、長(zhǎng)1-2微米的鍺酸鋅納米棒,以聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基磺酸鈉為表面活性劑時(shí),可以得到微米級(jí)棒狀和管狀結(jié)