水熱體系中表面活性劑輔助制備中空結(jié)構(gòu)金屬氧化物及性質(zhì)研究.pdf

1、空心微納米結(jié)構(gòu)作為復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的一種特殊結(jié)構(gòu)和形貌,是最近幾年化學(xué)和材料科學(xué)的一個(gè)日益重要的研究領(lǐng)域。 通過(guò)對(duì)α-Fe2O3制備方法的研究,可以看出大量的制備方法都集中在直接沉淀法,所以在本篇論文里,以Fe2+和S2O82-為原料通過(guò)氧化還原方法、在水熱體系中首次合成了環(huán)狀α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件(溫度、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間)的研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物的最終形貌起到了很重要的作用,各向異性生長(zhǎng)是制備環(huán)狀結(jié)構(gòu)的主要原

2、因。通過(guò)對(duì)不同形貌α-Fe2O3磁性的研究認(rèn)為產(chǎn)物形貌的各向異性直接影響了產(chǎn)物的矯頑力,環(huán)狀α-Fe2O3的矯頑力大與刺猬狀結(jié)構(gòu),是因?yàn)閷?duì)于環(huán)狀α-Fe2O3來(lái)說(shuō)的磁各向異性Ks大于刺猬狀結(jié)構(gòu)。在該反應(yīng)中表面活性劑PEG起到了保護(hù)劑、引導(dǎo)劑的作用。 -步、無(wú)模板、液相方法成功合成出Fe2O3中空球結(jié)構(gòu)。分別通過(guò)兩種路線一步法得到了中空的無(wú)定形Fe2O3和結(jié)晶態(tài)α-Fe2O3球狀結(jié)構(gòu)。并且發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)H2PO4-的濃度和其他酸

3、式離子,得到了樹(shù)枝狀的α-Fe2O3。光催化實(shí)驗(yàn)說(shuō)明中空結(jié)構(gòu)Fe2O3具有很好的光催化性能,是因?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)具有很高的比表面積。 鑒于非球形α-Fe2O3中空結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能,利甩PEG在甲醇和水混合溶劑中的模板作用,利用Ostwald ripening理論制備中空紡錘體α-Fe2O3。并首次研究了中空紡錘體與中空球體結(jié)構(gòu)的磁學(xué)特性,發(fā)現(xiàn)中空結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3磁學(xué)特性主要由兩個(gè)方面決定,一是中空結(jié)構(gòu)的形貌,二是殼層粒子形貌。通過(guò)對(duì)

4、反應(yīng)條件及反應(yīng)機(jī)理的研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物的種類,物質(zhì)釋放速度直接影響產(chǎn)物的形貌,為制備中空結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)很好的思路。其中表面活性劑起到了分散劑的作用。 在水熱體系中,通過(guò)簡(jiǎn)單的表面活性劑(PEG, TBAB, DBSA)引導(dǎo)的方法得到了新穎的Fe3O4納米帶、Co3O4納米片,MnO2械狀結(jié)構(gòu)。 作為基礎(chǔ)化學(xué)研究者來(lái)說(shuō),以簡(jiǎn)易的方法,在有限的實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的批量生產(chǎn)是大家長(zhǎng)期的愿望。在本論文中,我們以簡(jiǎn)單的水熱方法,在體