几种纳米氧化物颗粒的水热合成以及微结构与性能的研究

• 作 者: 朱冉庆
• 机 构: 南京大学
• 出 处: 南京大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 水热法合成 纳米氧化物颗粒 锐钛矿TiO2 光催化剂 表面活性剂 微结构

近年来，纳米氧化物由于其在微电子学，材料科学等学科领域有着广阔的应用前景，因而受到了国际上广泛关注。本文利用了水热法作为基本方法，合成了X2TinO2n+1(X=Na，H，n=3，6)，BaTiO3和CoFe2O4。并对X2TiO2n+1(X=Na，H，n=3，6)的结构和性能进行了比较系统的研究。得到的结论如下：　　
1.水热合成中，矿化剂种类的不同将会对水热产物的类型，形貌，光催化性能产生影响。在本文中，使用KOH作为矿化剂得到的产物是纳米带状；经过酸洗后生成H2Ti3O7；500℃热处理即可完全转变为锐钛矿TiO2。使用NaOH作为矿化剂制备的样品则是由纳米自组装而成的花状，虽然经过酸洗后也生成H2Ti3O7，但是却需要700℃热处理才完全转变为锐钛矿TiO2。并且使用KOH作为矿化剂制备的样品在各个温度热处理下得到的TiO2降解亚甲基蓝的能力均优于使用NaOH作为矿化剂制备的TiO2。　　
2.存在一个最佳的热处理温度，当在这个温度下进行热处理时，将会使得材料颗粒的比表面积，表面活性羟基群以及晶体结构达到优化，此时光催化材料的光催化能力达到最强。在本系列试验中，这个最佳温度为500℃。　　
3.材料的结构开放性变化，将导致材料的紫外光催化能力产生差异。在本文中，通过两组样品的对比，发现拥有开放式层状纳米结构的Na2Ti3O7的催化能力最强，半开放式结构的Na2Ti6O13的催化能力次之，封闭结构的TiO2最弱。　　
4.使用油酸作为表面活性剂，然后再使用水热合成的方法，合成了分散性良好，大小在50nm左右的CoFe2O4，并且通过TEM和XRD的表征，证明了其是以纯相存在。同时又以PEG4000作为表面活性剂，合成了BaTi O3。并且通过改变Ba2+浓度，得到的纳米颗粒的尺寸变大。