尺寸效應和摻雜效應對納米AWO-,4-(A=Mn、Cd、Ca、Zn)結構及性質的影響.pdf

1、納米材料結構和物理化學性質與其晶粒尺寸和晶粒表面狀態(tài)密切相關。晶粒尺寸的變化會帶來晶格結構和物理化學性質相應的改變，從而使納米材料表現出常規(guī)體相粉末所沒有的特殊性能。此外摻雜效應可改變晶格內部結構，從而改變材料的性質，因此研究材料的尺寸效應及摻雜效應具有重要的科學意義。ABO4型氧化物是一類重要的化合物，在閃爍體材料、多鐵材料、激光基質材料和顯示設備等領域具有廣泛應用。本文選取ABO4類二元氧化中具有普遍代表性的鎢酸鹽（AWO4）作為研

2、究對象，以“尺寸效應和摻雜效應對納米AWO4（A=Mn、Cd、Ca、Zn）結構及性質的影響”為題，研究納米顆粒尺寸效應、摻雜對化合物的相結構及性質的影響，通過粒度控制和摻雜實現對其晶格結構的調變和性能優(yōu)化。主要結果如下：
　　 （1）MnWO4納米晶的生長動力學控制及其納米結構調控。采用水熱法成功合成了尺寸為8～29nm的MnwO4納米晶，并確定在反應時間t和反應溫度T條件下的顆粒尺寸D的生長動力學方程為D5=4.59×1020

3、·t·e（-17.0/T）。系統(tǒng)的結構表征和分析表明晶粒尺寸的減小導致納米MnWO4晶格膨脹，晶格對稱性降低，能帶變寬。與塊體MnWO4不同，納米尺寸下MnWO4紅外和拉曼光譜出現新的振動模式，分別位于913和930 cm1，其峰強度隨著晶粒尺寸的減小而增大，這一現場主要與納米晶粒表面畸變層有關。我們通過核殼模型擬合計算出MnWO4納米顆粒的表面畸變層厚度約為1.8 nm，相當于三個MnWO4晶胞厚度。
　　 （2）CdWO4納

4、米晶的粒度調控與光催化性能優(yōu)化。以檸檬酸為絡合劑通過調節(jié)反應溫度合成了一系列不同晶粒尺寸和結晶度的CdWO4納米晶。X射線粉末衍射、透射電鏡、紅外光譜、紫外漫散射光譜、熒光發(fā)射光譜和BET比表面積測試等系統(tǒng)表征和分析表明隨著反應溫度由160℃升高至22℃納米CdWO4的晶粒尺寸從11 nm增大為21 nm。隨著晶粒尺寸的減小CdWO4晶格體積膨脹，晶格對稱性降低，能帶變寬，紅外Au振動模式紅移。254 nm紫外光催化降解甲基橙測試結果顯

5、示21 nm CdWO4光催化活性為11 nm CdWO4納米晶的三倍以上。上述結果表明通過調控CdWO4納米晶結晶度和晶粒尺寸可達到優(yōu)化其光催化性能的目的，同時此合成方法也可推廣至其它半導體光催化劑體系。
　　 （3）Ca1-xZnxWO4納米晶的合成及Zn摻雜效應對CaWO4能帶、發(fā)光及導電性能的影響。以有機小分子檸檬酸為絡合劑在室溫下由共沉淀法制備了一系列Ca1-xZnxWO4納米晶。ICP元素測試結果表明Zn含量在0～0