水熱-離子交換法調(diào)控合成納米錫酸鹽粉體材料.pdf

1、納米錫酸鹽粉體材料由于其在結(jié)構(gòu)、介電、化學(xué)性質(zhì)等方面的特異性，被廣泛的應(yīng)用于氣敏元件、陶瓷材料、催化劑、鋰離子電池負(fù)極材料等領(lǐng)域。如能通過調(diào)控和改善納米材料的尺度、形狀、微組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)、界面環(huán)境等因素，來獲得新的物理、化學(xué)、生物學(xué)等特性，或使這些性能提高，或進(jìn)行控制，進(jìn)而使材料實(shí)用化，對深入研究錫酸鹽材料的性質(zhì)及應(yīng)用具有重要的意義。本論文在錫酸鹽納米材料的反應(yīng)途徑的設(shè)計(jì)合成及形成機(jī)制等方面進(jìn)行了有益的探索。 建立了一種低溫

2、下制備CdSnO<,3>·3H<,2>O納米方形顆粒的新途徑——水熱-離子交換法。通過設(shè)計(jì)合理的化學(xué)反應(yīng)途徑，實(shí)現(xiàn)了納米方形顆粒的可控合成。具體步驟是首先選擇合適比例的乙醇/水混合液作為溶劑，利用水熱法制備出片狀的Na<,2>Sn(OH)<,6>前驅(qū)體晶體顆粒，然后在溶液中、超聲環(huán)境下實(shí)現(xiàn)Cd<'2+>與Na<,2>Sn(OH)<,6>晶粒之間的離子交換反應(yīng)，從而生成CdSnO<,3>·3H<,2>O納米方形顆粒。在水熱過程中通過向水熱

3、反應(yīng)體系中引入極性不同的乙醇溶劑，改變晶體的生長習(xí)性，得到了片狀堆垛的Na<,2>Sn(OH)<,6>，為制備尺寸均一的納米方形顆粒提供了有利的條件；在離子交換過程中通過控制離子交換時(shí)間，動態(tài)的觀測了納米方形顆粒的形成過程，并對顆粒的形成機(jī)理進(jìn)行了研究，為錫酸鹽納米材料的形成機(jī)制研究提出了新的思路。 發(fā)展了水熱-離子交換法。由于CdSnO<,3>與堿土金屬錫酸鹽同為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，采用與制備CdSnO<,3>·3H<,2>O納米

4、材料相同的方法，通過改變?nèi)軇?、表面活性劑、離子交換時(shí)間等條件，實(shí)現(xiàn)了一系列一維錫酸鹽納米材料的制備，包括納米棒、納米帶等，并對形成機(jī)理進(jìn)行了初步的研究。另外，通過改變水熱過程中原料的加入順序，制備出了大小均一、分散性好的錫酸鈣微米球，單個的球狀結(jié)構(gòu)由直徑50nm左右，長度200nm左右的規(guī)則柱形納米晶自組裝而成。通過掃描電鏡(SEM)觀測不同反應(yīng)階段的產(chǎn)物，研究了微米球的形成機(jī)理。水熱-離子交換法的成功應(yīng)用，為進(jìn)一步探索此類具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)