稀土化合物納米材料的液相控制合成、形成機理及性能研究.pdf

1、稀土化合物納米材料具有優(yōu)越的光學、電學、磁學性質,而且在激光施主材料、光學纖維、濕度傳感器、發(fā)光材料、磁材料、催化材料、抗菌材料等方面具有廣泛的應用前景,因此控制合成稀土化合物納米材料,探索其性質與尺寸、形貌的依賴特性,開發(fā)稀土化合物新的應用領域,已成為材料研究的熱點之一。另外,我國的稀土資源儲量居世界第一位,利用這樣的資源優(yōu)勢,開發(fā)研究新型的稀土化合物納米材料,推動其在各產(chǎn)業(yè)領域中的應用,將具有十分重要的經(jīng)濟價值和社會價值。本論文中,

2、我們通過室溫水相、水熱法、溶劑熱等液相技術合成一系列的稀土化合物納米材料,主要的工作包括以下幾方面:
　　 (1)在無表面活性劑或模板劑的條件下,室溫水相反應體系成功地合成出系列輕稀土磷酸鹽LnPO4·nH2O(Ln=La-Gd)(n=0～1)和氫氧化物Ln(OH)3(Ln=La-Gd)一維納米材料。一維納米材料的形成主要是由六方晶相結構的輕稀土磷酸鹽和氫氧化物的各向異性所決定的,它的長徑比還與反應體系的pH值和反應時間有關。并

3、研究不同長度Eu3+:LaPO4納米線和Eu(OH)3納米棒的室溫光學性質,我們發(fā)現(xiàn)納米線的發(fā)光強度與結晶度和形貌有關。研究表明:輕稀土化合物具有類似的化學性質和形貌,但也有展示獨特的個性(如在同樣的實驗條件,我們合成出重稀土單斜相YPO4·2H2O納米線的合成)。
　　 (2)以有機絡合劑輔助合成的水熱體系,通過簡單的稀土硝酸化合物與原釩酸鈉反應合成出多種多級組裝結構的重稀土釩酸鹽化合物(YVO4、DyVO4、ErVO4)納米

4、材料,如納米柿球、納米立方體組裝結構和納米粒子等,并對納米柿球的組裝結構形成機理進行了較為系統(tǒng)的研究。研究表明:反應時間、稀土離子與絡合劑摩爾比、絡合劑的種類以及稀土離子的半徑對重稀土釩酸鹽的組裝結構均具有重要的影響；納米柿球尺寸大小決定其光學性質的不同。
　　 (3)采用簡單無機鹽助合成的水熱體系,通過稀土硝酸化合物和氟化鈉反應制備了不同化學組成和形貌的稀土氟化物納米材料,如Na(Y1.5Na0.5)F6納米梭、α-NaYF4

5、納米球、YF3八面體等。對反應條件(反應溫度、反應時間、鹽的濃度和其他輕稀土氟化物等)的研究表明:鹽不僅能控制反應速度,還有控制產(chǎn)物物相的作用；鹽選擇性控制晶體不同晶面的生長,從而達到控制產(chǎn)物形貌的作用。此外研究還表明稀土離子半徑對產(chǎn)物的形成和形貌也有重要的影響。
　　 (4)用兩個反應體系合成出具有不同形貌的CeO2,并分別討論不同反應體系對產(chǎn)物的影響。一、采用簡單甲苯溶劑熱方法,用無機鹽作反應前驅物,十六胺作表面活性劑,合成

6、出單分散的CeO2立方體,并研究了不同粒徑CeO2的電學和光催化性質。通過對反應條件(水量、脂肪胺與鈰源的摩爾比、以及脂肪胺的鏈長)研究,結果表明晶體固有的生長特性和表面活性劑對晶面的選擇性吸附是形成CeO2立方體的關鍵因素。二、采用自模板犧牲法,通過簡單有機絡合劑水熱反應合成出CeCO3OH菱角組裝體,我們認為:CeCO3OH菱角組裝體是由晶體各向異性和絡合劑對晶面選擇性吸附?jīng)Q定的,而外部生長條件(反應時間、絡合劑/Ce3+的摩爾比、