無機顆粒材料的液相合成與形貌控制.pdf

1、近年來，具有特殊形貌和尺寸的無機納米/微米材料的可控合成已成為現(xiàn)代材料合成和納米器件制造過程中一個研究熱點，本論文旨在探索和研究復雜結(jié)構無機顆粒材料的化學合成新途徑。采用多種便于控制、簡單易行的液相化學合成方法，通過調(diào)控體系中的關鍵性實驗參數(shù)，成功實現(xiàn)了對SnS、MnS、PbWO4以及CaCO3微晶材料的形貌和尺寸控制，并對其形成機理進行了探索性研究。論文的主要內(nèi)容歸納如下： 1．通過SnCl2.2H2O和硫脲在200℃乙二胺和

2、十二硫醇混合溶劑中的簡單溶劑熱反應，成功合成了新穎的枝狀SnS微晶。SnCl2.2H2O的濃度和混合溶劑中十二硫醇和乙二胺的體積比都將對產(chǎn)物形貌產(chǎn)生顯著影響，通過系統(tǒng)調(diào)控以上實驗因素，我們得到了一系列不同形貌的特殊結(jié)構的SnS微晶，并對各影響因素的作用機理進行了較深入的探討。 2．采用溶劑熱合成技術，以MnCl2.4H2O和硫脲為原料，乙二醇作為溶劑，180℃下成功合成了新奇形貌的花狀硫化錳微晶。討論了反應溫度、反應時間、MnC

3、l2.4H2O和硫脲的摩爾比以及溶劑對MnS形貌的影響，并對花狀MnS的生長機理進行了討論。 3．采用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)/氯仿/正戊醇/水溶液所形成的O/W微乳液作軟模板，合成了枝狀、針狀、球形、八面體和魚骨狀等不同形貌的PbWO4顆粒。實驗發(fā)現(xiàn)，單獨的氯仿或者表面活性劑SDBS對PbWO4顆粒的形貌有不同程度的影響。微乳系統(tǒng)能誘導PbWO4納米晶組裝成枝狀的聚集體。我們也研究了微乳液中表面活性劑含量、pH值和溫度等條

4、件對產(chǎn)物形貌的影響。 4．在鎂離子存在的條件下，通過簡單的沉淀方法，不利用任何有機模板成功地制備了新穎的方解石空球和文石束的組裝體。討論了[Mg2+]/[Ca2+]摩爾比值R，溶液的pH值，以及沉淀時間對CaCO3顆粒形貌的影響。并由此提出了新穎的方解石空球和文石束的組裝體的可能的形成機理。 5．在乙醇溶劑中和鎂離子存在下，通過碳酸鈉和氯化鈣的沉淀反應在室溫下成功地合成了復雜的花生狀碳酸鈣聚集體。并探討了花生狀CaCO3

5、結(jié)構的生長機理，發(fā)現(xiàn)乙醇溶劑和適當?shù)腫Mg2+]/[Ca2+]的摩爾比率(R)是形成花生狀結(jié)構的關鍵因素。 6．考察了在乙醇/水混合溶劑中以聚苯乙烯苯磺酸鈉PSSS為添加劑時，具有各種形態(tài)和晶型的碳酸鈣顆粒的生物模擬礦化過程。并研究了各種因素包括高分子PSSS的濃度、乙醇含量、[CO32-]／[Ca2+]的摩爾比值(R)、碳酸鈣濃度和溫度等試驗參數(shù)對碳酸鈣晶體的形貌和晶型的影響。結(jié)果表明較低[CO32-]/[Ca2+]比值有利于

6、球霰石的形成，較高[CO32-]/[Ca2+]的摩爾比值促進方解石晶型和球霰石晶型的形成。此外，隨著反應溫度的增加，微粒直徑明顯的減小。這項研究工作說明在混合溶劑中使用聚合物是一種控制其它礦物或者有機-無機材料形貌和晶型的新方法和思路。 7．利用PSSS作為晶體改性劑，通過碳酸鈉和氯化鈣的沉淀反應在室溫下合成了不同表面結(jié)構和晶型的碳酸鈣顆粒，碳酸鈣顆粒的表面形貌可以通過調(diào)節(jié)PSSS的濃度進行方便的控制，并對不同形貌的碳酸鈣顆粒的