蛇紋石結(jié)構(gòu)納米材料的可控合成與生長機(jī)理研究.pdf

1、本文采用水熱法在不同反應(yīng)條件下合成了系列蛇紋石結(jié)構(gòu)納米材料，探討了不同蛇紋石結(jié)構(gòu)納米材料的生長影響因素。研究了合成蛇紋石結(jié)構(gòu)納米材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌及生長機(jī)理?；谏呒y石TO型結(jié)構(gòu)單元層的四面體片和八面體片在平面二維方向上尺寸大小的可調(diào)性，采用改變結(jié)構(gòu)單元層中陽離子的大小和配比的方法調(diào)控結(jié)構(gòu)層卷曲方向、卷曲半徑。通過離子替代法進(jìn)行了Fe3+、Ni2+和Cr3+摻雜纖蛇紋石納米管、鎳?yán)w蛇紋石納米管、利蛇紋石結(jié)構(gòu)納米盤和反葉蛇紋石結(jié)構(gòu)納米槽

2、的合成研究。采用XRD、SEM、HTEM、IR等手段對(duì)合成各納米材料的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行了分析表征，采用磁測(cè)量系統(tǒng)和紫外可見近紅外光譜儀對(duì)摻雜納米管的磁滯回線特征和光吸收特征進(jìn)行分析表征;探討不同離子的替代對(duì)合成各蛇紋石結(jié)構(gòu)納米料材的形貌、結(jié)構(gòu)和性能影響。本研究對(duì)拓展納米管的制備方法、揭示納米管的形成機(jī)制研究方面具有重要的理論意義。
　　在綜述了納米材料的特點(diǎn)、纖蛇紋石的礦物學(xué)特征及其人工合成和組裝研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論文主要進(jìn)行了六方

3、面研究。
　　(1)通過水熱法合成了Mg3[Si2O5](OH)4納米管，研究了溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間對(duì)其的晶體生長的影響。研究表明溫度、pH值的升高，反應(yīng)時(shí)間的延長有利于Mg3[Si2O5](OH)4納米管的生長。
　　(2)通過離子替代的方法制備了多種成分纖蛇紋石結(jié)構(gòu)納米管，研究了離子半徑大小對(duì)合成納米管形貌、結(jié)構(gòu)和磁性的影響。結(jié)果表明通過不同半徑離子的替代可以達(dá)到對(duì)納米管結(jié)構(gòu)層的調(diào)控，獲得了具有室溫鐵磁性納米管。

4、>　　(3)以活性氧化硅和氫氧化鎳為原料，通過水熱法合成了纖蛇紋石結(jié)構(gòu)Ni3[Si2O5](OH)4納米管，研究了溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間對(duì)其晶體生長的影響。結(jié)果表明溫度、pH值的升高，反應(yīng)時(shí)間的延長有利于Ni3[Si2O5](OH)4納米管的生長。
　　(4)以氧化鍺和氫氧化鎳為原料，通過水熱法合成了利蛇紋石結(jié)構(gòu)Ni3[Ge2O5](OH)4納米盤，研究了pH值和反應(yīng)時(shí)間對(duì)其晶體生長的影響。結(jié)果表明溫度、pH值的升高有利于Ni3[

5、Ge2O5](OH)4納米盤的生長。
　　(5)以氧化鍺和氫氧化鎳為原料，Be為摻雜離子，在水熱條件下合成了四面體片居外、八面體片居內(nèi)的反葉蛇紋石結(jié)構(gòu)BexNi3-x[Ge2O5](OH)4納米槽。
　　(6)探討了蛇紋石結(jié)構(gòu)納米管/納米片的可控性生長機(jī)理。
　　在文獻(xiàn)已報(bào)道的研究工作的基礎(chǔ)上，本論文主要進(jìn)行了如下創(chuàng)新性的工作:
　　(1)從蛇紋石的地質(zhì)成因出發(fā)，在水熱條件下合成纖蛇紋石結(jié)構(gòu)納米管的過程中采用分步

6、取樣的方法，研究了纖蛇紋石的晶體生長過程，進(jìn)一步揭示了纖蛇紋石的生長機(jī)理和卷曲特征。
　　(2)采用不同半徑的陽離子Fe3+、Ni2+和Cr3+替代纖蛇紋石八面體層中的陽離子Mg2+可以達(dá)到對(duì)其卷曲半徑的調(diào)控，同時(shí)，獲得具有室溫鐵磁性的納米管。
　　(3)通過用鎳完全替代纖蛇紋石八面體層中鎂，人工合成了鎳?yán)w蛇紋石納米管。并對(duì)其管徑、管壁厚、晶胞參數(shù)等晶體學(xué)特征進(jìn)行了研究。
　　(4)通過水熱的方法合成近六方狀的利蛇紋石