自掺杂SnO2微球的水热合成及其可见光催化性能

本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn⁴⁺)/n(Sn²⁺)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO₂纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO₂纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn⁴⁺/Sn²⁺摩尔比例为3:7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。     

水热法制备钛酸铋钠粉体及其生长机理研究

以钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4和五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O为原料,NaOH为矿化剂,通过水热法制备钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3)粉体.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对反应制备的粉体进行物相分析.结果表明,反应温度、反应时间及矿化剂浓度均是影响钛酸铋钠粉体制备的关键因素.利用JMA方程对其进行动力学计算分析,结果表明,在反应温度为120～ 180℃时,NBT颗粒的Avrami指数n随温度的升高而减小,而反应速率k则相反,反应活化能Ea为50.14 kJ·mol-1.     

单分散钛酸锶纳米晶体的形成机理

采用水热法,利用乙醇和水的混合溶剂合成了单分散钛酸锶纳米晶体.X射线衍射(XRD)结果显示该晶体为立方相,延长反应时间其结晶性增强.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结果显示样品为70 nm左右的均匀立方块晶体.利用SEM、TEM、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米晶体的生长过程,结果表明：前驱体经过扩散反应生成钛酸锶晶核,晶核之间由于定向生长作用而团聚连接形成颗粒球,最后颗粒球在缓慢的奥斯特瓦尔德熟化作用下转化为钛酸锶晶体.这一“扩散反应定向生长奥斯特瓦尔德熟化”的生长过程揭示了钛酸锶纳米晶体的生长机理.利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程模拟证实了其初始阶段的扩散反应机理,并得出反应活化能为15.79 kJ·mol^-1.     

钛酸钡纳米颗粒聚集球的形成机理

采用水热法合成了具有新颖结构的钛酸钡纳米颗粒聚集球.X射线衍射(XRD)结果显示该聚集球为立方相,随着时间的延长其结晶性增强.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米颗粒聚集球的生长特点.结果表明该聚集球是由5-8nm的纳米颗粒定向连接生长而成,整个聚集球对外显示类单晶的现象.聚集球的大小约为60nm,随着时间的延长有长大的趋势.X射线能谱(EDX)分析结果和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程动力学模拟结果表明,在颗粒球形成初始阶段主要是Ba2+离子的扩散成核作用占主导地位.这种"扩散成核-定向生长"的形成过程揭示了钛酸钡纳米颗粒聚集球的生长机理.     

四方相钛酸钡纳米枝晶阵列的水热合成

采用水热法,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和合适的矿化剂NaOH的作用下,得到具有新颖结构的钛酸钡纳米枝晶阵列。X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)结果分析显示该枝晶为四方相,随着时间的延长其结晶性增强、四方相更加明显。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)研究了该枝晶的生长特点和生长机理,结果表明该枝晶其各枝均沿着[111]方向生长,并且同级枝相互平行形成阵列;在枝晶阵列的外侧部分会有2级子枝长出,中间部位由于空间阻碍没有子枝形成。同时探讨了CTAB和NaOH在枝晶形成过程中的作用机理,以及枝晶产品的介电性能。     

不同形貌纳米α-Fe2O3粉体水热合成及其催化高氯酸铵热分解研究

以Fe2(SO4)3为原料,在不同温度和时间进行水热反应,产物经过600℃下热处理6h,得到了不同形貌的纳米α-氧化铁.通过XRD、SEM、TEM对α-Fe2O3的物相组成、形貌和微观结构进行表征.结果表明,花片状、海胆状、草莓状和哑铃状等多种形貌的产物均由纳米α-Fe2O3颗粒组装而成,纳米颗粒大小为10～50 nm.采用DTA分析了赤铁矿α-Fe2O3对高氯酸铵(AP)的催化性能.结果表明水热反应条件140℃保温4h获得的花片状α-Fe2O3,使得高氯酸铵(AP)热分解温度提前了67.2℃,较其它形貌,催化效果明显.     

SnO2纳米棒的生长过程、发光性能及光催化活性

在柠檬酸的调控下,采用水热法合成SnO_2纳米棒。利用高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、Brunauer-Emmett-Teller氮吸附、紫外可见漫反射光谱和光致发光光谱研究了SnO_2样品在生长过程中的结构特征。结果表明,SnO_2纳米晶体的生长可进一步分为2个阶段:早期SnO_2纳米晶遵循定向附着模式生长,而后期采取Ostwald熟化模式沿[001]方向缓慢生长。SnO_2纳米粒子在不同阶段的光致发光性能和光催化活性显示:在晶体的生长过程中,这2种性能变化趋势几乎相似,即生长前期性能迅速增加,随后性能逐渐降低。     

不同形貌钛酸钡纳米晶体的光催化性能研究

采用水热法,分别利用聚乙二醇200(PEG200)和乙醇的调控作用,合成了十二面体和立方块两种不同形貌的钛酸钡(BaTiO3,BTO)纳米晶体,两种晶体分别具有(110)和(100)不同的晶面.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及UV-Vis漫反射光谱对BTO纳米晶体进行表征分析,结果显示十二面体BTO纳米晶体具有较小的粒径,较大的表面活性;而立方块BTO纳米晶体具有较大的粒径,较小的表面活性.在相同条件下对甲基橙进行光催化降解实验,十二面体BTO纳米晶体显示出优于立方块BTO纳米晶体的催化性能.光催化动力学理论模拟结果进一步证实了上述实验结果.     

单分散钛酸锶纳米晶体的形成机理

采用水热法,利用乙醇和水的混合溶剂合成了单分散钛酸锶纳米晶体。X射线衍射(XRD)结果显示该晶体为立方相,延长反应时间其结晶性增强。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结果显示样品为70nm左右的均匀立方块晶体。利用SEM、TEM、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电子衍射(ED)谱研究了该纳米晶体的生长过程,结果表明:前驱体经过扩散反应生成钛酸锶晶核,晶核之间由于定向生长作用而团聚连接形成颗粒球,最后颗粒球在缓慢的奥斯特瓦尔德熟化作用下转化为钛酸锶晶体。这一“扩散反应、定向生长、奥斯特瓦尔德熟化”的生长过程揭示了钛酸锶纳米晶体的生长机理。利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程模拟证实了其初始阶段的扩散反应机理,并得出反应活化能为15.79kJ·mol^-1。