鉻、鉬、鎢氧化物和含氧酸鹽微-納米材料的合成與表征.pdf

1、作為材料科學(xué)發(fā)展的先導(dǎo)，納米材料的設(shè)計合成，是材料得到進一步研究并推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。如何探索發(fā)展納米材料設(shè)計與合成的新途徑、新方法，始終是納米材料研究領(lǐng)域中的一個重要課題。目前合成納米材料的方法雖然很多，但獲得尺寸可控、粒度均勻的納米材料仍然存在一定的困難，因此探索一種設(shè)計簡單、操作方便、成本低、產(chǎn)率高的方法，來實現(xiàn)對納米材料的尺寸大小、粒徑分布以及晶體結(jié)構(gòu)和形貌的控制仍然是化學(xué)家和材料學(xué)家關(guān)心的課題之一。 本論文以含鉻族元素的氧

2、化物、含氧酸鹽為研究對象，探索前驅(qū)體煅燒法、雙表面活性劑微乳/反膠束法、軟模板法、微乳液法等方法在制備材料、控制材料的結(jié)構(gòu)、形貌和尺寸方面的作用，期望得到形貌可控、性能優(yōu)良的微/納米材料。論文的主要工作總結(jié)如下： 1、采用前軀體煅燒法制備無機納米材料的合成技術(shù)，利用有機堿的緩慢水解，用不同的鉻源，在水和乙醇或者其他混合溶劑中進行水熱反應(yīng)，首先制得前軀體Cr（OH）3，然后通過煅燒得到Cr2O3納米粒子。使用不同的鉻源得到的前軀體

3、大部分是球形形貌。改變?nèi)軇┏煞?，對前軀體的形貌沒有明顯的影響。影響前軀體和最終產(chǎn)物尺寸大小的主要因素是所使用的有機堿（沉淀劑）的種類。 2、選擇性地合成了兩種鉻酸鹽。（a）通過調(diào)節(jié)雙表面活性劑反膠束溶液的pH值，并以水熱法輔助制得了Pb2CrO5納米棒。該反膠束溶液由陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨CTAB和陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉SDS組成。發(fā)現(xiàn)表面活性劑的種類、混合膠束中陽離子和陰離子表面活性劑的摩爾比、反應(yīng)時間和

4、溫度，在單晶Pb2CrO5的形成和生長過程中起到重要作用。這種雙表面活性劑形成的反膠束體系可以作為一種很有前途的溶液中合成一維無機納米結(jié)構(gòu)的介質(zhì)。（b）嘗試了一種便捷有效的新的膠束體系，這種PVP/H2O/環(huán)己醇的新膠束體系在低溫下合成正交相的BaCrO4微納材料非常實用。與傳統(tǒng)的以烷烴作為油相的微乳液相比，這種新的膠束體系表現(xiàn)出一定的特殊性。環(huán)己醇形成油相，提供了一種高度均一的環(huán)境，得到的產(chǎn)品大小均一，分布均勻，并且不需要極端的溫度和

5、壓力，不需要其他的特殊儀器設(shè)備，易于操作。 3、通過兩種不同的方法合成了BaMoO4微/納米材料。（a）通過調(diào)節(jié)雙表面活性劑組成的反膠束的pH值并輔助以水熱法制得了具有三維雙錐構(gòu)型的單晶BaMoO4微晶，該反膠束由陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨CTAB和陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉SDS組成。實驗中發(fā)現(xiàn)，外部條件，例如兩種表面活性劑的摩爾比、反應(yīng)時間和溫度對產(chǎn)物的結(jié)晶和形貌演變進程沒有什么重要影響。晶體的內(nèi)部的性質(zhì)才是決

6、定這種特殊形貌的真正決定因素。雙表面活性劑的共存以及定向聚集和奧斯特瓦爾德熟化的協(xié)同作用對晶體的形成起著重要的作用。混合的陽離子-陰離子雙表面活性劑對溶液中BaMoO4微晶的生長施加了一種微妙的控制，比在相同條件下單獨添加一種表面活性劑表現(xiàn)出強大的優(yōu)勢。這種合成策略為在溶液中制備多級的三維的納米或微米結(jié)構(gòu)提供了一種新途徑。（b）在溫和條件下，使用檸檬酸鹽作為一種簡單添加劑，成功制得了高質(zhì)量的由納米顆粒、納米纖維自組裝形成的啞鈴狀、紡錘狀

7、和麥穗狀單晶BaMoO4。隨著一些實驗參數(shù)的調(diào)節(jié)，產(chǎn)品的形貌發(fā)生了一系列的變化。這種合成策略或許能夠為在溶液中溫和條件下合成多級組裝納米或微米結(jié)構(gòu)提供一種新的途徑。此外，BaMoO4產(chǎn)品的光學(xué)性質(zhì)也通過光致發(fā)光波譜進行了表征。這些簡便易得的方法可以推廣至其他的無機體系。 4、豐富了添加劑輔助的化學(xué)液相合成技術(shù)。分別采用檸檬酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨作為模板，合成了SrWO4微/納米材料。（a）當(dāng)反應(yīng)體系中加入檸檬酸鈉，SrWO4

8、納米晶隨著反應(yīng)時間和反應(yīng)條件的變化，所表現(xiàn)出的一個新奇的從零維微球到一維棒狀或者帶狀，再到零維梭狀顆粒的形貌變化。與傳統(tǒng)的從零維到一維再到三維的生長過程相比，在這種情況下，零維的微球易得，但是這種形貌與最終的產(chǎn)品形貌不同。詳細(xì)的實驗結(jié)果表明，檸檬酸鹽的添加和水熱反應(yīng)的條件和反應(yīng)時間控制著SrWO4納米晶的形貌演變過程。（b）我們用十六烷基三甲基溴化銨CTAB作為模板合成了SrWO4微球，并通過對比實驗推測了其生長過程。此外，SrWO4產(chǎn)