基于離子液體為介質(zhì)的無機(jī)微-納米材料的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿，是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的重要方向。人們把傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑列入危害最大的化學(xué)物質(zhì)之一，原因在于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑通常都是具有很強(qiáng)揮發(fā)性的液體，難以保存；并且它們的使用量非常大。因此，尋找無公害的新型溶劑成為亟待解決的課題。 近年來發(fā)展起來的離子液體能滿足綠色化學(xué)的需要，因?yàn)殡x子液體(IonicLiquids，簡寫為ILs)是由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成，在室溫或低于室溫條件下呈液體狀態(tài)的鹽類，具

2、有非揮發(fā)性或“零”蒸氣壓、寬液程、良好的離子導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性、高熱穩(wěn)定性以及選擇性溶解力和可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)。并且，離子液體的多樣性，加上各利，特性的組合，使之構(gòu)成大量性質(zhì)及用途不同的功能材料和介質(zhì)成為可能。目前，離子液體已被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、有機(jī)合成、催化、分析等諸多領(lǐng)域。相比較而言，離子液體在無機(jī)微/納米材料合成中的應(yīng)用尚處于起步階段。 本文報(bào)道了在合成了三種常規(guī)離子液體的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于四氧化三鈷(Co3O4)納米立方體、鉬酸

3、鎘(CdMoO4)微米管、硫化錳(MnS)微米空心球等微納米材料的輔助制備：并利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜、紫外-可見(UV-vis)光譜以及光致發(fā)光(PL)等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。 (1)以硝酸鈷(Co(NO3)2)和雙氧水(H2O2)為起始原料，采用離子液體[BMIM]OH輔助水溶液氧化路線，室溫條件下成功制備出Co3O4納米立方體。通過對(duì)比實(shí)

4、驗(yàn)證明了離子液體在Co3O4納米晶體的室溫合成過程中起到了催化效果，并對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，采用離子液體輔助法合成的Co3O4納米立方體存在明顯的量子限域效應(yīng)，其光學(xué)帶隙為Eg1=3.28 eV和Eg2=1.32 eV，分別對(duì)應(yīng)于O2-CO2+電荷遷移和O2--Co3+電荷遷移。 (2)以離子液體[BMIM]Cl與氯化鎘(CdCl2)在常溫常壓下反應(yīng)生成的棒狀先驅(qū)物為自犧牲模板，鉬酸鈉(Na2MoO4)為鍆源，60℃

5、下成功合成出由CdMoO4微米球自組裝而成的微米空心管。詳細(xì)研究了離子液體的用量、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度等參數(shù)對(duì)最終產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)和形貌的影響，并在此基礎(chǔ)上提出了反應(yīng)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，具有管狀結(jié)構(gòu)的CdMoO4樣品具有新穎的光學(xué)性能。 (3)以常見的小分子生物試劑L一半胱氨酸(HSCH2CH(NH2)COOH)作為硫源，醋酸錳(Mn(CH3COO)2)為錳源，采用離子液體[BMIM]Cl輔助水熱法分別在180℃和200℃下合成出由