绿柱石晶体的水热法生长及特征研究

采用温差水热法,以分析纯的Al(OH)3和BeO以及无色纯净的石英为原材料,球形和//s(1121)的片状无色绿柱石为籽晶,在复杂的盐酸混合溶液中生长了无色透明的绿柱石晶体.利用双圈反射测角仪、电子探针、X射线衍射仪和红外光谱仪等仪器,对合成绿柱石晶体的形态、成分及晶体结构进行了详细的研究.结果表明,合成的绿柱石晶体为六方短柱状,主要发育平行双面c{0001}、六方柱m{1010}、a{1120}和六方双锥p{1011}四种单形.合成的绿柱石晶体的成分中(Na2O+ K2O)的质量分数约为0.59;,且c0/a0值为0.9988,可归属于"正常"绿柱石向"四面体"绿柱石的过渡范畴.在中性或弱碱性环境体系中,通过调整绿柱石中各成分的百分含量,有望在更低的温度、压力条件下合成出高质量的板柱状绿柱石晶体.     

水热法合成掺钛蓝宝石微晶

采用水热法,在430℃、40MPa的压力下合成出了纯刚玉晶体.在相同的条件下,通过掺入Ti(OH)4合成了掺钛刚玉晶体.掺Ti刚玉晶体具有较为复杂的形状,只有少数晶体呈现六棱柱形,多数晶体呈现不规则形状,晶体表面没有出现类似α-Al2O3晶体的粗糙生长条纹,而是呈现出光滑的表面.通过电子探针分析表明,同一条件下合成的晶体的钛含量也不相同,最大含量为0.27;质量分数.     

水热法合成掺Mn橙色刚玉晶体

本文采用水热法,在430℃、40MPa的压力下合成出了纯α-Al2O3晶体.在同样的条件下,通过掺入Mn(NO3)2合成了掺Mn橙红色刚玉晶体.掺入Mn(NO3)2时,合成产物有两种晶体,一种是无色刚玉晶体,体积较小,为六棱柱状,直径30～40μm,高为30～40μm.另一种晶体为橙红色掺Mn刚玉晶体,其外形轮廓近乎球形,晶体表面有十分粗糙的生长阶梯,台阶高度为2～5μm,晶体高200～300μm,直径200～300μm.     

水热法合成微米级棒状SnO2

本文采用水热法,以SnCl4.5H2O和ZnO为前驱物,6mol/L KOH作矿化剂,低温180℃反应12h,高温430℃反应24h,合成了微米级棒状SnO2。测量了合成材料的X射线衍射谱(XRD),利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对晶体的形貌进行了表征。实验结果表明,在低温180℃时首先合成了ZnSnO3,提高温度到430℃,利用ZnSnO3高温分解的特性提供了SnO2晶体生长的溶质条件,使SnO2晶体持续生长,合成了微米级SnO2,晶体直径可达0.3~0.5μm,长度约为3~10μm。通过在酸性溶液中浸泡生成物,可以获得纯SnO2晶体。     

水热法生长无色Bi12SiO20晶体

本文以水热自发成核BSO晶体作为培养料,4.0 mol/L NaOH溶液为矿化剂,采用水热法成功生长出无色BSO晶体,测试了其透过率曲线,并探讨分析了BSO晶体赋色的原因.结果表明:水热法BSO晶体在可见光区基本不存在明显的吸收,解决了熔体法BSO晶体所存在的赋色问题.     

水热法制备微米级钇铝石榴石(YAG)晶体

本文采用水热法,以Al(OH)3和Y2O3为前驱物,3 mol/L KOH作矿化剂,高温430 ℃,反应24 h,合成了微米级Y3Al5O12晶体.对合成材料的结构和形貌进行了测量分析,用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)测量分析了热性能.实验结果表明,所合成产物的成分、结构与前驱物中Y2O3与Al(OH)3的摩尔比有关.当Y∶ Al的摩尔比为1∶ 3时合成的纯相钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)晶体,呈立方体形,最大尺度超过100 μm.     

水热法ZnO晶体特征研究

ZnO具有优良的综合性能使其成为极有前途的下一代光电材料,水热法是一种重要的生长ZnO晶体的方法.本文对水热法生长的面积约150mm2的ZnO晶体进行了报道,研究了晶体不同方向的生长速度、形貌特征和光学性能.X射线摇摆曲线表明晶体的质量较好.对于光学性质的分析表明晶体生长时加入H2O2能显著提高晶体的质量.494nm附近的发光带可能与氧空位有关.520nm的发光可能与Na或者Si所形成的杂质能级跃迁有关.     

熔盐法和水热法KTP晶体的晶胞参数及拉曼光谱特征

利用X射线衍射和显微激光拉曼光谱研究熔盐法自发结晶的KTP晶体、顶部籽晶熔盐法KTP晶体和水热法KTP晶体的晶胞参数和拉曼光谱特征,分析和比较不同方法生长的KTP晶体的晶体结构与化学键特征峰.研究表明:KTP晶体的晶胞参数与晶体生长方法有关,熔盐法自发结晶的KTP晶体生长过程中降温速率较快,晶胞体积相对较小;熔盐法和水热法KTP晶体中部分拉曼特征峰的位置因生长方法不同呈现一定的差异,水热法KTP晶体在782 cm-1、744 cm-1和515 cm-1处出现的特征峰可视为水热法KTP晶体的标志峰,借此可将其与熔盐法晶体相区分.     

水热法合成六角片状Co9S8晶体

本文以七水合硫酸亚钴(CoSO4·7H2O)和无水亚硫酸钠(Na2SO3)为原料,以水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,利用水热法合成了立方晶系的六角片状Co9S8单晶.运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对产物进行了表征.结果表明,产物主要由直径为0.8～1.5μm六角片状Co9S8单晶组成,合成单晶的温度为180℃,时间为72h.在室温下,产物的饱和磁化率(Ms)和矫顽力(Hc)分别为65emu/g和333 Oe.     

水热法合成Zn1-xMnxO：Sn和Zn1-x-yMnxCoyO：Cu晶体的磁性

本文采用水热法,以ZnO为前驱物,添加适量的MnCl2·4H2O、SnCl2·2H2O和MnCl2·4H2O、CoCl2·6H2O、CuCl2·2H2O,3 mol/L KOH作矿化剂,430℃反应24 h,分别合成了Zn1-xMnxO:Sn晶体和Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体.用扫描电镜(SEM)对合成物形貌进行分析,结果表明,Zn1-MnxO:Sn晶体为六棱柱状晶体,直径约为10 μm,较大面积显露正极面c{0001},同时也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010}.Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010},{0001}显露面小于{0001}.X射线能谱(EDS)分析表明晶体主要成分为ZnO,Mn2 、Co2 离子掺杂量超过2%;SQUID磁性测量显示所合成晶体在25 K具有反铁磁特征,高温为顺磁性.     

水热法合成羟基磷灰石的微分析研究

以CaCO3和CaHPO4·2H2O为前驱体,采用水热法制备了羟基磷灰石(HAP)晶体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)系统研究了pH值、水热温度、反应时间、Ca2+浓度等条件对合成HAP晶体微结构及晶体生长的影响,同时对其生长机理进行了探讨.结果表明:随着水热合成温度的升高、时间的延长、Ca2浓度的增加,晶体发育越完整,HAP晶体的长径比呈增大趋势;体系的pH值对HAP晶体的生长有较大的影响,随着pH值的增加HAP晶粒的大小、长径比减小趋势明显;在水热温度为200℃,pH值=10,时间8h的条件下,可得到结晶度高、晶形完整清晰,端面尺寸在50～ 70 nm,生长极性明显的六方柱状的一维n-HAP晶体.EDS分析结果证实合成的HAP平均钙磷比约为1.70左右,同理论值比较相符.点分析研究表明晶体端面的钙磷比比平均的略高,钙磷比约为1.75,从而证明了Ca2+的浓度直接影响着HAP晶体的极性生长.     

水热法合成硼酸钙的场发射扫描电镜分析

以工业硼酸、硼砂和氧化钙为原料,通过改变反应温度和原料配比,用水热法合成了系列硼钙化合物.根据化学分析和XRD分析数据确定了各种合成产物的化学组成、物相名称,用场发射扫描电镜(FE-SEM)对六种硼酸钙的显微形貌、颗粒大小进行了表征,发现它们的显微形貌、颗粒大小有很大的不同.CaO·3B2O3·5H2O呈条板状,厚度在100～300 nm之间;2CaO·5B2O3·5H2O呈大纳米薄片,厚度在50～100 am的居多;2CaO·3B2O3·H2O则是纳米细线,直径在100 nm左右;4CaO·5B2O3·7H2O呈小纳米薄片状,厚度在100 nm左右;2CaO·B2O3·H2O呈球粒状,大小在500 am～1μm;CaO·B2O3呈粗针状,粗、细端直径在150～300 nm之间.     

水热合成纳米NiFe2O4的光催化性能

利用水热法在160℃下反应8 h后合成纳米NiFe2O4粉体.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等对样品进行表征,测试了样品对B-GFF黑、K-GL翠蓝、B-RN蓝等活性染料的光催化性能,研究了光源、初始染料浓度、光照时间及催化剂的回收等对染料降解率的影响.结果表明,制备的NiFe2O4粉体为圆形晶粒,平均粒径在15 am左右.无光照条件下,NiFeO4对三种活性染料有一定的催化降解.氙灯照射6 h后,NiFe2O4对B-GFF黑、B-RN蓝及K-GL翠蓝分别可达到93;、85;及58;以上的降解.紫外灯照射效果最好,紫外光照2 h后,该催化剂对B-GFF黑及B-RN蓝基本可达到100;的降解,对K-GL翠蓝也可达到75;的降解.回收后的NiFe2O4催化剂对B-GFF黑溶液仍具有75;的降解率.     

高浓度Co掺杂ZnO晶体的水热法制备及磁性

采用水热法以CoO、ZnO混合为前驱物制备了ZnO晶体,矿化剂为6 mol/L KOH,填充度70;,温度430℃,两种样品CoO、ZnO组分物质的量百分比分别为0.5∶1和1∶1.当前驱物为nCo∶nZn=0.5∶1时,合成出Zn1-xCoxO晶体,Co元素掺杂量分别为6.83 at;和9.30 at;.当前驱物中nCo∶nZn=1∶1时,Zn1-xCoxO晶体中Co掺杂比例达到9.31 at;,同时伴有Co3O4生成,其中Zn掺杂比例达到14.59 at;,SEM显示,所制备的Zn1-xCoxO具有明显的ZnO晶体特征,形态完整,最大尺度约为50 μm.SQUID测量显示,生成物中Zn1-xCoxO晶体具有顺磁性,Zn1-xCoxO和Co3-xZnxO混合晶体也显示为顺磁性.     

水热条件对溶胶-水热法合成PZT陶瓷粉体的影响

采用溶胶-水热法,合成了具有单一钙钛矿结构的PbZr1-xTixO3反铁电陶瓷粉体,探讨了水热反应温度和反应时间对PZT粉体的结晶过程、晶体结构、微观形貌等的影响.实验发现,随着水热反应温度的升高或者水热反应时间的延长,溶胶-水热反应的产物由非晶态向晶态逐步过渡.当水热反应温度达到180 ℃,反应时间高于18 h时,合成了立方形貌、结晶良好且具有钙钛矿结构的PZT陶瓷粉体.继续升高水热反应温度或者延长水热反应时间,PZT陶瓷粉体XRD衍射峰的峰强增强,峰位不变.但进一步升高水热反应温度时,PZT粉体的粒径尺寸增加明显.而进一步延长水热反应时间,PZT陶瓷粉体的粒径尺寸略有增加.由此,实验确定,本研究中溶胶-水热法合成PZT反铁电陶瓷粉的最佳水热条件为:水热反应温度为180 ℃,反应时间为18 h.     

退火工艺对水热合成SnSe多晶材料热电性能的影响

单晶SnSe是一种具有优异热电性能的新型中温热电材料,但是具有更广阔应用前景的多晶SnSe热电性能较低.采用水热法结合放电等离子烧结技术制备了p型SnSe多晶块体热电材料,利用XRD、FE-SEM、ZEM-3热电测试系统等研究了不同退火温度对SnSe多晶材料物相组成、微观结构和热电性能的影响.结果 表明,合适的退火温度可以通过促进晶粒生长,减少晶格缺陷来调整载流子浓度和迁移率,提高材料的电导率,从而获得功率因子的显著提升.经过600℃退火处理后,SnSe多晶材料的电导率在773 K时最大值为3.83 μW/(cm·K2),但其热导率几乎保持不变,与未退火样品相比ZT值(773 K)从0.56提高到0.63.     

In掺杂对水热法合成ZnO晶体形貌的影响

本文采用水热法,在ZnO中添加In2O3为前驱物,3mol/L KOH作矿化剂,温度430℃,填充度35;,反应24h,制备了掺In的ZnO晶体.未掺杂In2O3合成的纯ZnO晶体呈六棱锥状,显露负极面-c{0001}、六棱锥面+p{1011}和-p{1011},一般不显露{0001}面.前驱物中掺杂In2O3所合成的ZnO晶体呈六角片状,直径约为5～20 μm,大面积显露{0001}面,另外还显露正锥面+p{1011}、负锥面-p{1011}和负极面-c{0001}.由此可见In掺杂可以明显的改变晶体的形态,使c轴极性快速生长趋向得到明显改善,有利于降低晶体生长缺陷.当采用ZnO晶片为籽晶时,通过水热反应在晶片上生长了一层掺In的ZnO薄膜,通过Hall参数测量得到晶体膜层的电子迁移率约为22cm2/(V·s),载流子浓度约为2×1020 cm-3,具有良好的导电性,同时也说明In可以微量掺入氧化锌晶体.     

水热合成硅酸锌纳米粉体及其形成机理的研究

以醋酸锌为锌源、正硅酸乙酯为硅源水热合成硅酸锌(Zn2 SiO4)晶体.研究了反应时间、温度、pH以及不同的反应溶剂对Zn2 SiO4晶体生长的影响.采用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品晶粒聚集成球的过程在结构和形貌上进行表征.利用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程对Zn2 SiO4晶体进行生长动力学分析.结果表明:随着温度升高与反应时间的延长,球状Zn2SiO4不断长大,结晶性能逐渐增强.水热合成的Zn2 SiO4晶体Avrami指数n145℃=0.55、n165℃=0.60、n205℃=0.71、n185℃=0.85,表明晶体的形成有从扩散机制向成核机制转变的趋势.     

一步水热法合成六方片状氢氧化镁及其生长习性分析的研究

以硝酸镁为原料,氨气为沉淀剂,采用一步水热法制备六方片状氢氧化镁,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对产品进行表征,结果表明120℃为较佳温度.采用Morphology程序对氢氧化镁生长习性进行理论分析,计算了其主要显露面族的表面能、表面附着能和晶面面积百分比等相关参数.计算结果表明,氢氧化镁(001)面会成为主要显露晶面,(101)面会成为经常显露晶面,其形貌大部分会呈现正六方片状但其中会掺杂着不规则的六边形片状结构与实验结果吻合.由温度引起的(001)晶面显露程度变化是导致宏观形貌非理想性的重要原因.本文结果为进一步与非理想形貌机理研究奠定了良好的基础.     

pH值对水热合成磷酸铋的光催化性能的影响

利用水热法通过调节溶液的pH值合成了不同物相和形貌的磷酸铋.用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了物相和形貌表征,并以10 mg·L-1的亚甲基蓝溶液为目标降解物,对材料的光催化降解性能进行了评价.结果表明:前驱物溶液的pH值对磷酸铋的形貌、物相和光催化性能都有较大影响.前驱物溶液pH值为1.3时制得的磷酸铋的光催化性能最高,室温汞灯照射20 min,亚甲基蓝的降解率可达到99.61;.