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过渡金属氧化物CoO由于其特殊的结构和性能,使得它在气体传感器、锂离子电池和钴催化剂等领域,有着广阔的应用前景。通常采用热分解法来制备CoO颗粒,但由于CoO容易被氧化为Co3O4,又较容易被还原成Co,而且纳米颗粒表面更容易被氧化,因此较难制备出纯相的纳米CoO。本论文利用四水醋酸钴和无水乙醇为原料,采用溶剂热法在150-200℃下制备得到纯相的氧化亚钴纳米颗粒,利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、TG和DSC等手段对产物进行了分析和表征。结果表明,所合成产物为立方晶系面心立方结构的CoO颗粒,其颗粒尺寸范围为30-500 nm,具有均一八面体形貌,颗粒大小均匀,分散性好。在有机溶剂体系中合成的CoO颗粒的表面包覆的有机物层,能够阻碍颗粒团聚和防止CoO被氧化。与常用的热解法制备CoO相比,此合成方法操作简单、所用试剂环保、合成条件温和、原料乙醇可循环使用,具有较大的优越性。系统研究了影响CoO颗粒尺寸的各种参数。通过调节反应时间、反应温度、反应物浓度、反应釜体积填充度及表面活性剂等参数,能够较容易地调控CoO的颗粒尺寸。
根据反应余液的FT-IR和产物的XRD分析结果,讨论了此溶剂热体系的反应机理。指出乙醇与醋酸盐发生了酯化反应,所产生的OH-与Co2+结合,并脱水得到CoO产物。
从结晶化学角度出发,结合晶体结构和晶体生长过程的溶剂热条件,分析了CoO的结晶生长习性。在低过饱和度条件下,由于CoO晶体{111}晶面生长速度最慢且显露,因而其形貌为八面体。