熔鹽法控制金屬氧化物微納米晶體極性面裸露及產(chǎn)物性質(zhì)的研究.pdf

1、納米材料以其獨特的物理、化學性質(zhì)，在近年來成為了全世界科學家關注的熱點，納米材料的性質(zhì)受其尺寸、形貌、結構、組成以及結晶狀況等因素的影響。在對納米材料尺寸控制方法日趨完善的今天，如何通過控制晶體裸露表面來調(diào)控納米材料的性質(zhì)成為現(xiàn)階段進一步獲得新型功能材料的另一重要手段。對微小顆粒裸露表面的控制不能使用針對宏觀晶體的切割、打磨等手段，而只能通過控制晶體生長的過程來達到這一目的。本論文針對具有極性晶面的離子晶體，提出了一種控制高能極性晶面裸

2、露生長，得到具有特殊性質(zhì)產(chǎn)物的方法—熔鹽法。熔鹽法利用高溫熔鹽中自由離子與晶體極性表面發(fā)生靜電相互作用，降低極性晶面的表面能進而抑制其生長速度，最終使原本快速生長而消失的極性晶面得以裸露。在本論文中，以熔鹽法成功實現(xiàn)了對多種金屬氧化物極性晶面的控制生長，并對產(chǎn)物的性能進行了表征。 利用熔鹽法首先成功得到了全極性面裸露的六棱錐狀以及非c軸生長的枝晶狀纖鋅礦氧化鋅產(chǎn)物，通過電鏡詳細表征了產(chǎn)物裸露表面所屬的極性晶面：六棱錐狀氧化鋅是由

3、{10(1)1}極性晶面構成側面、(000(1))極性面構成其底面；枝晶狀氧化鋅是沿〈10(1)(1)〉這一非常規(guī)的方向生長(氧化鋅常規(guī)生長方向為c軸)。與在沒有熔鹽的情況下得到的氧化鋅納米棒相比，表明熔鹽在氧化鋅極性晶面的裸露生長過程中起到了關鍵作用。氧化鋅六棱錐熒光發(fā)射的測試結果表明裸露的極性晶面給產(chǎn)物表面帶來大量缺陷，使其可見光區(qū)的發(fā)射增強，并使氧化鋅紫外區(qū)域的本征發(fā)射出現(xiàn)紅移。 其次以氯化鈉(面心立方)結構的氧化鎂作為制

4、備對象，成功制得了全極性面裸露的氧化鎂八面體，八個面全部為(111)極性晶面。對八面體氧化鎂和商品氧化鎂在苯甲醛和苯乙酮發(fā)生的克萊森—施密特醛酮縮合反應的催化活性進行了研究，結果顯示八面體氧化鎂所具有的極性裸露晶面對該反應具有極高的催化活性。 進一步以復雜的尖晶石型鐵酸鋅作為制備對象，成功制得了全(111)極性面裸露的八面體顆粒，對其磁學性能的表征結果顯示產(chǎn)物在室溫下仍具有亞鐵磁性。結合XRD、ICP原子發(fā)射以及XPS等一系列表

5、征結果，我們得出初步結論：所得到的尖晶石型含鋅鐵氧體產(chǎn)物中鋅離子遠低于鐵酸鋅化學計量比，其結構以γ-Fe2O3為結構框架，鋅離子取代其中空位或鐵離子，這使微米尺寸的產(chǎn)物不同于常規(guī)反鐵磁性的鐵酸鋅，在室溫下仍具有亞鐵磁性。利用熔鹽法，還制備得到了極性面裸露的四氧化三鈷、氧化鎳和氧化鎘，對這些產(chǎn)物的表征結果表明熔鹽法對極性面都實現(xiàn)了很好的控制；通過對熔鹽法的拓展，利用高濃度鹽的水熱反應制備得到了六棱錐狀的硫化鎘。 在文章的最后，提出