過渡金屬氧化物納米材料的合成及其表征.pdf

1、納米材料由于小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特性，因此具有特殊的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)性能和化學(xué)活性，在微電子器件、催化、感光、太陽能轉(zhuǎn)化、環(huán)境保護(hù)、生物技術(shù)以及醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在開發(fā)新型的納米材料的過程中，過渡金屬元素起了重要作用。過渡金屬氧化物生成的新型功能納米材料，展現(xiàn)出豐富多彩的應(yīng)用特性，已廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)潛在的需求更在擴(kuò)展。比如，二氧化鈰作為一種用途極廣的輕稀土氧化物，已被廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料，拋

2、光劑，紫外吸收劑，汽車尾氣凈化催化劑，玻璃的化學(xué)脫色劑，耐輻射玻璃，電子陶瓷等；三氧化二鐵作為一種重要的磁性材料，被廣泛用于制備拋光劑、磁流體、磁記錄材料、氣敏元件等；三氧化鎢(WO<,3>)是一種非常重要的功能材料，廣泛應(yīng)用在顯示器件，建筑調(diào)光窗，有機(jī)反應(yīng)的催化劑，以及電池陰極材料等。 本論文對(duì)氧化鈰的微波合成，氧化鐵，氧化鎢納米材料的水(溶劑)熱合成、形成機(jī)理及其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。 首先，用微波輔助快速加熱

3、的方法，以硝酸亞鈰和氫氧化鈉為反應(yīng)物，異丙醇和水的混合物為溶劑，通過CeO<,2>納米顆粒的自組裝過程形成了CeO<,2>納米棒。透射電鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)觀察結(jié)果表明合成的CeO<,2>是直徑為6 nm左右，由大量CeO<,2>納米顆粒組成的多晶納米棒。同時(shí)，測(cè)試了CeO<,2>納米棒的紫外可見吸收光譜和拉曼光譜，結(jié)果表明納米棒具有與普通CeO<,2>不同的光學(xué)性質(zhì)。 以FeCl<,3>為前驅(qū)體，異丙醇和水的混合

4、溶液為溶劑，在150℃下，通過加入不同的陰離子的鈉鹽，用水熱的方法合成了球形、梭形和立方形的α-Fe<,2>O<,3>。用TEM、SEM、XRD、SAED和UV-vis對(duì)樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明加入不同的鈉鹽：碳酸鈉，醋酸鈉、碳酸氫鈉，可以對(duì)α-Fe<,2>O<,3>的形貌進(jìn)行有效控制。得到的方形，類球形和梭形的赤鐵礦型α-Fe<,2>O<,3>都是單晶，晶型較好。方形和梭形的α-Fe<,2>O<,3>是由25納米左右的α-Fe<,2>

5、O<,3>納米顆粒聚集而成。UV-vis測(cè)試表明，與普通的α-Fe<,2>O<,3>相比，合成的α-Fe<,2>O<,3>不僅在可見光區(qū)有吸收，而且在紫外區(qū)也有較寬的吸收帶。初步探討了α-Fe<,2>O<,3>的形成機(jī)理。以鎢酸銨為前驅(qū)物，十六烷基三甲基溴化胺CTAB為表面活性劑，在200℃的水熱條件下，通過改變不同的PH值，合成了不同單斜和六方兩種不同晶型的W03納米棒。用TEM、SEM、xRD和UV-vis對(duì)樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明