纳米结构MnO_2的水热合成_晶型及形貌演化

Vol .28

高等学校化学学报No .72007年7月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 1223～1226

纳米结构M nO 2的水热合成、

晶型及形貌演化

李英品,周晓荃,周慧静,沈铸睿,陈铁红

(南开大学化学学院,材料化学系,天津300071)

摘要　以水热合成方法制备了具有不同微观形貌的纳米结构M n O 2,并以X 射线衍射(XRD ),扫描电镜(SE M )和X 射线光电子能谱(XPS )等方法对其进行了表征.跟踪考察了二氧化锰的晶型及微观形貌随水热反应时间的演变过程,在O st w ald ri pening 机理作用下,Mn O 2晶型转化过程为γ2M n O 2,α2Mn O 2和β2Mn O 2,同时形貌由微米球转变为海胆结构、空心海胆结构和纳米线.

关键词　二氧化锰;水热合成;晶型;核壳结构;纳米线

中图分类号　O614 文献标识码　A 文章编号　025120790(2007)0721223204

收稿日期:2007201222.

基金项目:国家自然科学基金(批准号:20373029)资助.

联系人简介:陈铁红(1969年出生),男,博士,教授,博士生导师,从事纳米材料研究.E 2mail:chenth@nankai .edu .cn

纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而越来越受到人们的重视.其中MnO 2作为一种重要的无机功能材料,在催化和电极材料等领域中已得到广泛的应用[1～4].Mn O 2中由于

[MnO 6]八面体的不同连接方式,可以形成α2,β2,γ2,δ2,ε2MnO 2等晶型.目前,有关MnO 2的一维纳米结构、二维结构和三维超级结构的研究已有报道.但多数工作都是对特定的Mn O 2形貌进行研究.Tang 等[5]制得了蒲公英状的β2Mn O 2;Xie 等[6]和L i 等[7]用水热合成法制备了剑麻状的纳米结构

γ2MnO 2和海胆状的MnO 2微球;Zhou 等[8]使用PEG 作结构导向剂合成出由纳米棒组成的微球.MnO 2材料的微观形貌对于其应用有着重要的意义.Xie 等[9]证实空壳海胆结构的α2MnO 2作为锂

电池的阴极材料比实心海胆状α2Mn O 2和单分散α2Mn O 2纳米棒更有效;Yang 等

[10]报道氧化锰纳米棒对甲基蓝的氧化分解反应具有良好的催化效果;Ma 等

[11]也证明了层状二氧化锰纳米带是充电锂电池理想的阴极材料.

本文利用L i 等报道的Mn O 2纳米线[12]和Mn O 2纳米棒[13]的简单水热反应条件,通过改变反应时间,研究了MnO 2微观结构由球形2向日葵形2空壳形2纳米线的一系列演变过程,并讨论了在这一过程中MnO 2材料发生形貌演化和晶型转化的原因.

1　实验部分

1.1　试剂与仪器

硫酸锰(分析纯),天津市化学试剂三厂;过硫酸铵(分析纯),天津市科密欧化学试剂开发中心.Shi m adzu SS 2550扫描电子显微镜,工作电压为15k V;R igaku D /max 22500X 射线粉末衍射仪,Cu K

α射线,工作电压为40kV,工作电流为100mA;Krat os Avxis U ltra DLD X 射线光电子能谱仪,单色X 光源,工作电压为15kV,工作电流为10mA,宽谱通能为80e V ,窄谱通能为40e V,以污染碳C 1s 峰(28416e V )定标.

1.2　实验过程

向8mmol 过硫酸铵和8mmol 硫酸锰中加入20mL 去离子水,磁力搅拌30m in 后转入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中,将反应釜置于120℃烘箱中反应一定时间(40m in ～48h ),自然冷却至室温,过

滤,得到黑色沉淀,用去离子水反复洗涤,于50℃下干燥36h,得到黑色粉末.

2　结果与讨论

2.1　X 射线粉末衍射(XR D )表征

图1是不同水热反应时间所得到样品的XRD 谱图,其衍射峰可分别归属为α2MnO 2,β2MnO 2和F i g .1　XR D pa ttern s of the products obt a i n ed fro m the reacti on for d i fferen t ti m e

a .40m in;

b .2h;

c .4h;

d .24h;

e .48h .

γ2MnO 2.由图1可以看到,反应40m in 得到的产物

为γ2MnO 2纯相(图1谱线a ,与标准图谱JCP DS

1420644相符合),从其较弱及较宽的衍射峰可以判

断,此时生成的γ2MnO 2晶粒的尺度较小或结晶度

较低;反应2h 所得产物(图1谱线b )的主要衍射

峰可以归属为γ2Mn O 2,同时含有少量的α2Mn O 2

(标准图谱JCP DS 4420141)和β2Mn O 2;从衍射谱图

分析,反应4h 后产物中γ2Mn O 2相减少,β2Mn O 2

相增多(图1谱线c );反应24h 后产物主要是β2MnO 2,仅有少量的α2Mn O 2(图1谱线d );反应48h 后,所得产物为β2MnO 2的纯相(图1谱线e ,与标准图谱JCP DS 2420725相符合).

在这一过程中,随着反应时间的延长,γ2MnO 2逐渐向β2Mn O 2转变,其间有少量的α2MnO 2产生,最后生成β2Mn O 2纯相.随着反应时间的延长其峰形逐渐变窄,表明产物的结晶度提高,物相变纯.延长反应时间有利于生成β2Mn O 2,说明在此合成体系中β2Mn O 2比γ2MnO 2更稳定.

2.2　X 射线光电子能谱(XPS)检测

反应48h 后Mn O 2的典型XPS 谱示于图2.从图2可以看出,Mn 2p 1/2和Mn 2p 3/2的结合能分别为

64211和65318e V,可归属为正四价锰;O 1s 的电子结合能是52915e V,可以归属为晶格氧,这与文献

[14]中报道的Mn O 2的谱图相一致

.

F i g .2　XPS spectra of M n 2p reg i on and O 1s reg i on of the product obt a i n ed

fro m the reacti on for 48h

2.3　扫描电子显微镜(SE M )和透射电子显微镜(SE M )形貌观测

从扫描电子显微镜观测,当反应时间为40m in 时得到的产物是直径在5μm 以内的微球[图3(A )],2h 时得到是由放射状纳米线构成的球形MnO 2,形似海胆[图3(B )],其直径约为4～8μm ,产率很高.当反应时间延长到4h,同样得到了由纳米线组成的MnO 2球[图3(C )],此时的纳米线比反应2h 时所得到的更长[图3(C )及其内置图].当反应时间延长到24h,得到的产物因其一维结构的进一步生长而呈现复杂形貌[图3(D )],如壳2核型形貌,还有由纳米线组成类似于向日葵的形貌[图3(E )].当反应时间继续延长到48h,得到了纯相的β2MnO 2纳米线[图3(F )].

水热反应48h 后得到的产物经透射电子显微镜(图4)观测,纳米线的直径约为10～20n m ,平均长度约为500n m.

4221高等学校化学学报 Vol .28　

F i g .3　SE M i m ages of the products obt a i n ed fro m the reacti on for d i fferen t ti m e (A

)40m in;(B )2h;(C )4h;(D )24h;(E )24h;(F )48h .

F i g .4　TE M i m ages of the nanow i res obt a i n ed fro m the reacti on for 48h

2.4　反应过程研究

从扫描电镜图和XRD 可以推测,二氧化锰纳米线的形成主要经历了如下三个过程(图5):(1)表面光滑的实心微米球转变成由纳米线组成的海胆状微球过程,在此期间,位于微球内部的γ2MnO 2重新溶解并重结晶为α2Mn O 2纳米线;(2)实心球转化为海胆状空心球的过程,这时微球内部的γ2MnO 2继续外延生长从而形成中空的微球;(3)由Mn O 2的纳米线组成的空心球转变成纳米线的过程,此时γ2MnO 2继续向外扩散转移,最终破坏了核壳状结构,形成单一的β2MnO 2纳米线(如图1谱线d 所示).XRD 谱图(图1)也表明,得到的Mn O 2从α2Mn O 2,γ2MnO 2的混合相逐渐向β2Mn O 2的纯相变化,最终得到纯的β2Mn O 2相.同时,XPS 测试结果(图2)也表明所得到的产物为纯Mn O 2.由此可以得出,Mn O 2实心微球在O st w ald 2

R i pening 效应[15]作用下,逐渐转变为空心球,最后转变为Mn O 2纳米线.类似的生长过程在ZnO [16],Ti O 2[17]的制备中也有报道.

F i g .5　Schema ti c illustra ti on of the m orphology evoluti on of M nO 2

3　结 论

利用水热合成方法在无任何表面活性剂存在的条件下,通过改变反应的时间,成功地制备出不同5

221　No .7　李英品等:纳米结构Mn O 2的水热合成、晶型及形貌演化

6221高等学校化学学报 Vol.28　形貌的Mn O

,同时跟踪了Mn O2晶体的生长演化过程.在O st w ald R i pening效应作用下,MnO2晶体定

2

晶型的转化.由于微观形貌对向生长逐渐形成中空的核壳结构并最终生成纳米线,同时伴随着MnO

2

于功能材料的应用具有重要意义[18,19],在这一简单过程中制备出来的多种不同形貌的二氧化锰材料在电化学及催化等领域中具有潜在的应用前景.

参　考　文　献

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Hydrotherma l Prepara ti on of Nanostructured M nO2

and M orpholog i ca l and Cryst a lli n e Evoluti on

L I Ying2Pin,Z HOU Xiao2Quan,ZHOU Hui2J ing,SHE N Zhu2Rui,CHE N Tie2Hong3

(D epart m ent of M aterials Che m istry,College of Che m istry,N ankai U niversity,Tianjin300071,China)

Abstract　Manganese di oxides with vari ous mor phol ogies were p repared with a common hydr other mal method without any te mp lates or additives.The mor phol ogical evoluti on was accompanied with the conversi on of the poly mor phic f or m s,gradually fr omγ2type t oβ2type.Meanwhile,MnO2m icr os pheres,urchinlike nanostruc2 tures and nanowires were successfully synthesized.The p r oducts were characterized via X2ray powder diffrac2 ti on,X2ray phot oelectr on s pectr oscopy,scanning electr on m icr oscope and trans m issi on electr on m icr oscope. The p r ocess can be exp lained with O st w ald2R i pening mechanis m.

Keywords　Mn O2;Hydr other mal p reparati on;Crystal type;Core2shell structure;Nanowires

(Ed.:M,G)

水热法制备纳米材料

实验名称：水热法制备纳米TiO2 水热法属于液相反应的范畴，是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中，水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是一种压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。 水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势：明显降低反应温度（100-240℃）；能够以单一步骤完成产物的形成与晶化，流程简单；能够控制产物配比；制备单一相材料；成本相对较低；容易得到取向好、完美的晶体；在生长的晶体中，能均匀地掺杂；可调节晶体生成的环境气氛。 一．实验目的 1.了解水热法的基本概念及特点。 2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。 3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。 4.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 水热法的原理是：水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行，高温时，密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行，通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。 水热法一般以氧化物或氢氧化物（新配置的凝胶）作为前驱物，他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。 三．实验器材 实验仪器：10ml量筒；胶头滴管；50ml烧杯；高压反应釜；烘箱；恒温磁力搅拌器。 实验试剂：无水TiCl4；蒸馏水；无水乙醇。 四．实验过程 1.取10mL量筒, 50mL的烧杯洗净并彻底干燥。 2.取适量冰块放入烧杯中，并加入一定的蒸馏水形成20mL的冰水混合物，用恒温磁力搅拌器搅拌，速度适中。

水热法合成二氧化锡纳米晶粉实验报告

S n O 2纳米微晶的溶胶—水热法合成 2007级化学系应用化学专业 颜廷国 刘 峰 一、 前言 二氧化锡（2SnO ）纳米晶粉是一种半导体氧化物，具有很大的比表面积和表面吸附特性，因而被广泛应用于各种有害、有毒及可燃易爆气体报警的气敏材料和湿敏材料。 目前，制备超细二氧化锡（2SnO ）微粉的方法很多，包括溶胶—凝胶法、化学沉降法、激光分解法和水热合成法等，其中用水热法制备二氧化锡微晶有许多优点，如： a) 由于反应是在相对较高的温度和压力下进行，因此有可能实现在常规条件下不能进行的反应。 b) 产物直接为晶态，使得晶粉粒度分布窄，晶体较完整；无须经过焙烧晶化过程，因此团聚较少，粒度均匀，形态比较规则。 c) 改变反应条件（温度、酸碱度、原料配比、矿化剂等）可能得到具有不同晶体结构、组成、形貌和颗粒尺寸的产物。 本文初步探讨了反应温度、介质酸度和反应物浓度对纳米二氧化锡的形成、形貌和粒状尺寸的影响。 二、 实验部分 1） 水热法制备纳米晶粉2SnO 的反应机理：首先是4SnCl 水解：HCl OH Sn O H SnCl S 4)(4)(424+?+形成无定形的4)(OH Sn 沉淀， 接着发生4)(OH Sn 的脱水缩合和晶化作用：O nH SnO OH nSn 2242n )(+????→?在一定温度下形 成2SnO 纳米微晶。

2） 试剂：实验中所用的四氯化锡、醋酸铵、乙醇（95%）、冰醋酸、氢氧化钾均为分析纯（AR ）试剂。 3）实验仪器：烧杯、容量瓶（50ml ）、玻璃棒、酸度计（pHS-3C 型）、聚四氟乙稀衬里不锈钢压力釜、台式烘箱、离心机（附带离心管）、表面皿、电子天平、研钵、真空泵、抽滤装臵、PH 试纸。 4）实验试剂的准备： 反应液的配制：分别配制浓度分别为0.5mol/L 、1.0mol/L 、2.0mol/L 的4SnCl 溶液。 缓冲液的配制：取77.08克醋酸铵固体与59ml 冰醋酸充分混合配制成PH 约为4.5的缓冲液。 配制浓度为6.0mol/L 的氢氧化钾溶液。 5）合成反应：以分析纯四氯化锡（4SnCl 〃O H 25）为原料，用蒸馏水配制成的一定浓度溶液在一定温度下，按一定K/Sn 摩尔比边搅拌边加入KOH 溶液至溶液PH=1.45，将溶液注入具有聚四氟乙烯衬里的不锈钢压力釜中，在160°C 下进行水热恒温晶化1.5小时，待反应釜冷却至室温，倒出反应釜中反应产物至离心试管中，加入醋酸铵—醋酸缓冲液离心洗涤4—5次，最后用95%的乙醇洗涤两次，于80C 0下干燥，然后研细。 三、 2SnO 纳米晶粉合成条件的探讨 1） 反应物浓度的影响 在水热反应温度为160°C 时，考察4SnCl 浓度(0.5mol/L 、1.0mol/L 、2.0mol/L)对2SnO 形成的影响，XRD 分析表明：4 SnCl

水热合成法制备纳米氧化锌粉

第37卷第4期 人 工 晶 体 学 报 V o.l 37 N o .4 2008年8月 J OURNA L OF SYNTHET I C CRY STAL S A ugust ,2008 水热合成法制备纳米氧化锌粉 王艳香,孙 健,范学运,余 熙 (景德镇陶瓷学院,景德镇333001) 摘要:采用水热法合成了氧化锌纳米棒,研究了不同合成条件对Zn O 纳米晶的影响。采用碱式碳酸锌作为前驱体, 水为水热介质,可获得氧化锌纳米棒,水热时间的延长和水热温度的提高都使氧化锌纳米棒的长径比减小,其紫外 发射光和近红外发射强度增大。当在体系中加入聚乙二醇时,可获得片状氧化锌结晶。当以0.5m o l/L 的碳酸钠 水溶液为水热介质,可得到长径比超过20,直径为500n m 左右分散均匀的纳米氧化锌棒。以氢氧化锌为前驱体, 也能得到氧化锌纳米棒,其长径比为15左右。 关键词:水热合成;氧化锌;纳米棒 中图分类号:O 753 文献标识码:A 文章编号:1000-985X (2008)04-0866-06 H ydrotherm al Synthesis of N ano m eter Z i nc Oxi de WANG Yan-x iang,SUN J i a n,FAN X ue -yun,YU X i (Ji ngdez hen C era m i c I n stitute ,J i ngdez h en 333001,Ch i na) (R eceive d 8October 2007,acce p te d 14February 2008) Abst ract :Zinc ox ide nanorods w ere prepared by using hydro t h er m a l synthesis m ethod .The effect o f synthesis cond itions on t h e properties o f nano m eter ZnO w as studied .ZnO nanorods were obta i n ed w hen usi n g Zn 4CO 3(OH )6#H 2O and H 2O as precursor and hydrother m alm edia .Leng th -dia m eter ratio o fZnO nanor ods decreases and UV e m ission and near -i n frared e m issi o n i n tensities increase w ith the i n creasi n g o f hydrother m a l ti m e and te m perature .ZnO nanosheets w ere ach iev i n g w hen using Zn 4C O 3(OH )6#H 2O and PEG as precursor and hydrother m a l m edia .ZnO nanorods w ith leng t h -d ia m eter ratio o f 20and dia m eters of ~500nm w ere prepared by using 0.5m o l/L N a 2C O 3as hydrother m alm ed i a .ZnO nanorods w it h length -d ia m eter ratio 15can a lso be obta i n ed by usi n g Zn(OH )2as precurso r . K ey w ords :hydr o ther m al synthesis ;zinc ox i d e ;nanorods 收稿日期:2007-10-08;修订日期:2008-02-14 基金项目:江西省教育厅2006年度科技计划项目(N o .赣教技字[2006]206号) 作者简介:王艳香(1972-),女,河北省人,博士,副教授,硕士生导师。E-m ai:l yxw ang72@163.co m 1 引 言 氧化锌是一种用途十分广泛的功能材料,已被用于气敏、压敏、催化、抗菌等重要领域。ZnO 纳米材料,具有普通ZnO 材料所无法比拟的特性和用途,在陶瓷、电子、光学、化工、生物、医药等许多领域展现出特殊的用途。ZnO 纳米薄膜和一维ZnO 纳米结构在紫外探测器、发光二极管、激光二极管等领域显示出极大的发展潜力,已成为材料领域的研究前沿[1-4] 。尤其是近年来有关一维ZnO 纳米结构的形貌与紫外激光的研究,更是受到了人们的极大关注。一维氧化锌结构(纳米棒、纳米线、纳米带、纳米管等)的湿化学合成主要

高温、添加H2O2条件下水热晶化合成

https://www.wendangku.net/doc/7b7289235.html, 高温、添加H2O2条件下水热晶化合成 TS-2分子筛的研究 许震中*，曹贵平**，宋亮，张明华 (华东理工大学联合化学反应工程研究所，国家重点化学工程实验室，上海 200237) Email：gpcao@https://www.wendangku.net/doc/7b7289235.html, 摘要：采用阴离子交换所得模板剂，利用三种不同的方法制备胶液并合成TS-2分子筛，通过实验分析表明：通过使钛源TBOT与H2O2形成过氧化钛物种的方法可以合成TS-2分子筛。这种方法操作简单、骨架钛含量高，可以有效避免锐钛矿TiO2形成。晶化温度对TS-2分子筛的合成有很大的影响。随着温度的升高，晶粒逐渐增大，非骨架钛开始出现，催化性能变差。利用丙烯环氧化反应对TS-2分子筛进行了考评，反应介质pH值对环氧化产物分布影响显著，碱性物质的加入可以显著提高PO的选择性，抑制PO和溶剂发生的副反应，但是过量的碱性添加物会造成TS-2分子筛的失活。 关键词：TS-2分子筛，H2O2，水热晶化，丙烯环氧化 1. 引言 TS-2分子筛具有MEL拓扑结构，和TS-1一样具有很好的催化氧化性能，在烷烃的部分氧化、烯烃的环氧化、苯和苯酚的羟基化及环己酮的肟化反应中具有很高的催化活性。1990年Reddy等[1]在合成TS-2时以正硅酸乙酯(TEOS)，钛酸四丁酯(TBOT)，四丁基氢氧化铵(TBAOH)为原料，采用水热晶化法合成。水解过程中要严格防止TiO2沉淀的产生。由于模板剂TBAOH价格昂贵，Tuel等[2]采用了四丁基氢氧化磷(TBPOH)作为模板剂，合成了TS-2。Uguina等[3]则完全提出了一种新的合成方法，将SiO x-TiO2共溶胶湿浸渍制备TS-2。这种方法可以减少模板剂TBAOH的用量，但是整个凝胶制备过程相当复杂，没有被广泛采用。 目前TS-2的合成在Reddy传统的方法上有了不少的改进。Lucas等[4]在钛源TBOT的水解过程中加入H2O2与之形成过氧化钛物种，避免了TiO2的形成，有效地提高了TS-2分子筛中骨架钛的含量，并且在环己烷的氧化反应中具有很好的催化活性。熊春荣等[5, 6]采用改进的合成方法，并且在溶胶制备过程中加入适量氨水，再将结晶母液中的模板剂循环利用，得到结晶颗粒小，催化性能理想的TS-2分子筛。吴志强等[7]]则在此方法基础上在溶胶制备过程中再添加微量Al3＋，可以进一步降低模板剂TBAOH的用量。Salehirad等[8]在合成中添加甲胺作为矿化剂，HF水溶液作为助矿化剂，制得了性能优良的TS-2，F－的存在可以有助Si-O-Ti 低聚物的溶解，改善TS-2的结晶动力学，提高反应速率，甲胺则能较大幅度提高TS-2中骨架钛含量。Serrano等[9]则在用微波加热合成TS-1的基础上，采用相同方法合成了TS-2分子筛，大幅度缩短水热晶化的时间，所得的TS-2晶粒呈不规则形状，而通常都为球形晶粒。 文献[4,10]报道采用添加H2O2制备胶液的方法，其中硅源为无机沉淀二氧化硅，在170℃下水热晶化所得TS-2分子筛具有较好的性能，高温晶化使其性能劣化。本文采用有机硅源，添加H2O2制备胶液，在不同温度下水热晶化过程制备出了TS-2分子筛，并通过表征和考评体系考察了所得TS-2分子筛的性能。 -1-

Au_Ag芯_壳复合结构纳米颗粒的制备和表征

Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征* 闫仕农1,2,王永昌1,郝丽梅1,魏天杰2 (1.西安交通大学理学院现代物理研究所,陕西西安710049;2.中北大学理学系,山西太原030051) 摘要:利用二步液相还原法制备了Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。用T EM对反应液中金离子和银离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/ Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒的尺寸和形貌进行了表征。其紫外-可见吸收光谱具有2个可区分的吸收带,与纯金和纯银纳米颗粒的光学吸收特性对比后认为:随着反应液中银离子摩尔份数的增加,等离子体共振吸收峰始终位于410nm附近的吸收带为银纳米颗粒的等离子体吸收带;另一个将随之产生蓝移的吸收带为Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的等离子体吸收带,蓝移是由于银壳厚度的增加而引起的。 关键词:二步液相还原;Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒;光学吸收特性;蓝移 中图分类号:O657.3文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2005)03-0425-02 1引言 纳米尺度的胶体金、银等贵金属颗粒由于其区别于相应块体材料的突出的催化性质、电磁性质和光学性质受到了相关研究人员的广泛关注[1~4]。特别是由表面等离子体共振(surface plasm on r esonance,SPR)而引起的在可见光范围的强吸收带一直是人们研究的热点[5~8]。近来,具有芯-壳结构的纳米颗粒(如Au/ Au2S、Au/SiO2、Ag/SiO2等)[9~13],由于其光学性质的可剪裁性,开始受到研究者的青睐。本文利用二步液相还原法,通过控制反应液中金离子和银离子的摩尔比,得到了单分散的A u/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,用透射电子显微镜(T EM)对其结构、形貌和尺寸进行了表征,并对其光学吸收特性进行了分析。 2实验 采用二步液相还原法来制备Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。首先制备金纳米颗粒,即用柠檬酸盐作还原剂,在沸腾的状态下与氯金酸(H AuCl4)溶液持续反应30min后,得到胶体金纳米颗粒,此时反应液的颜色为鲜红色;然后再加入一定量的硝酸银(AgNO3)和柠檬酸盐溶液,在沸腾的状态下,经过20m in后,反应液的颜色变为棕红色,用JEOL JEM-200CX透射电子显微镜在160kV加速电压下,观察到Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,见图1(a)和图2(c)。实验中所有的反应溶液均是用去离子水(>18M8) 配制的。 图1(a)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B2时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 TEM照片(b)相应的选区电子衍射图 Fig1(a)T EM image of silver-coated gold com posite nanoparticles corresponding to the mole ratio1 B2of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(b)the corr espo nding selected area elec- tro n diffractio n pattern 3结果与讨论 图1(a)和图2(c)是反应液中银离子与金离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/Ag芯-壳 复合结构纳米颗粒的透射电镜照片。 图2(c)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B1时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 T EM照片(d)相应的选区电子衍射图 Fig2(c)T EM image o f silver-coated gold com posite nanopar ticles corresponding to the mo le ratio1 B1of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(d)the corr esponding selected area elec- tr on diffr actio n pattern 图1(b)和图2(d)分别为其相应的选区电子衍射图。在制备的过程中,保持反应液中金离子和银离子 425 闫仕农等:A u/A g芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(60277003) 收稿日期:2004-06-25通讯作者:闫仕农 作者简介:闫仕农(1966-),男,山西太原人,副教授,在读博士,师承西安交通大学理学院现代物理研究所王永昌教授从事纳米材料光学性能的研究。

张家杰 葡萄糖水热法制备纳米碳球

葡萄糖水热法制备纳米碳球 广州华南农业大学理学院化学08材化（1）班张家杰学号：200830750131 引言 碳微球材料由于具有高密度、高强度、高比表面积以及在锂离子电池方面的应用前景，已引起许多研究人员的兴趣。碳微球的形状和大小显著影响着其电学性能。 葡萄糖在水热条件下会发生许多化学反应，实验结果表明：碳微球的增长似乎符合LaMer模型（见图1），当0.5 molL-1的葡萄糖溶液在低于140 C或反应时间小于1h时不会形成碳球，在此条件下反应后溶液呈橙色或红色并且粘度增强，表明有芳香族化合物和低聚糖形成，这是反应的聚合步骤。当反应条件为0.5molL-1、160℃、3h时开始出现成核现象，这个碳化步骤可能是由于低聚糖之间分子间脱水而引起的交联反应，或者在先前步骤中有其它大分子的形成，然后形成的核在溶液中各向同性生长所致。从现有的研究结果表明，制备过程中的反应条件如葡萄糖的起始浓度、反应温度和反应时间直接影响炭球的粒径分布，其中反应时间对颗粒粒径影响很大，随着反应时间的延长，这些纳米炭球粒径从150nm（最初核的大小，实验所得到的最小的尺寸）生长到1500nm。 由葡萄糖水热法制备纳米炭球具有绿色环保无污染的特点，实验过程中没有引入任何引发剂以及有毒溶剂，得到的炭球粒径均匀，大小可控，同时表面含有大量活性官能团，具有优良的亲水性和表面反应活性，可应用于生物化学、生物诊断以及药物传输领域，也可以作为制备核壳结构材料或者多孔材料的模板等等，具有令人欣喜的应用前景。 图1 水热法形成炭球的结构变化示意图 本实验将利用葡萄糖水热法来制备纳米碳球，要求从中学会高温高压反应釜的组

用水热法制备纳米陶瓷粉体技术

Hefei University 题目：水热法制备纳米陶瓷粉体技术 专业：11级粉体材料科学与工程（1）班姓名：施学富 学号：1103011002 二O一三年六月

摘要：文章较为系统地概述了水热法制备纳米陶瓷粉体的技术方法、特点和研究进展。认为水热法是一种极有应用前景的纳米陶瓷粉体的制备方法 关键词：水热法，纳米，陶瓷粉体 1 引言 现代陶瓷材料的性能在一定程度上，是由其显微结构决定的，而显微结构的优劣却取决于制备工艺过程。陶瓷的制备工艺过程主要由粉体制备、成型和烧结等三个主要环节组成。其中，粉体制备是基础，若基础的粉体质量不高，不但烧结条件难以控制，也绝不可能制得显微结构均匀、致密度高、内部无缺陷、外部平整的瓷坯。显微结构，尤其是陶瓷材料在烧结过程中形成的显微结构，在很大程度上由原料粉体的特性决定。因此粉体性能的优劣，直接影响到成型和烧结的质量。粉体的尺寸大小决定了作用于粉体上的单位体积的表面积，进而又决定了粉体的最终行为。粉体达到纳米级时，可以生产出优于普通材料的纳米特异功能。 目前，制备纳米粉体的方法可分为三大类：物理方法、化学方法和物理化学综合法。化学方法主要包括水解法、水热法、溶融法和溶胶一凝胶法等。其中，用水热法制备纳米粉体技术越来越引起人们的

关注?。本文拟对近年来水热法制备纳米陶瓷粉体作一概要介绍。 2 水热法制备纳米陶瓷粉体的原理及特点 2．1水热法概述 水热法(hydrothermal preparation)是指密闭体系如高压釜中，以水为溶剂，在一定的温度和水的自生压力下，原始混合物进行反应的的一种合成方法。由于在高温，高压水热条件下，能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境，使前驱物在反应系统中得到充分的溶解，并达到一定的过饱和度，从而形成原子或分子生长基元，进行成核结晶生成粉体或纳米晶。 根据化学反应类型的不同，水热法制备粉体有如下几种方法：(1)水热氧化(Hydrothermal Oxidation)利用高温高压，水、水溶液等溶剂与金属或合金可直接反应生成新的化合物。 (2)水热沉淀(Hydrothermal Precipitation 某些化合物在通常条件下无法或很难生成沉淀，而在水热条件下易反应生成新的化合物沉淀。 (3)水热晶化(Hydrothermal Crystallization)：．以非晶态氢氧化物、氧化物或水凝胶为前驱物，在水热条件下结晶成新的氧化物晶粒。(4)水热合成(Hydrothermal Synthesis~．允许在很宽范围内改变参数，使两种或两种以上的化合物起反应，合成新的化合物。 (5)水热分解(Hydrothermal Decomposition)：．某些化合物在水热条件下分解成新的化合物，进行分离而得单一化合物微粉。 (6)水热还原(Hydrothermal Reduction)：．金属盐类氧化物、氢氧化

纳米晶体

纳米晶体 摘要：本文主要介绍了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体和一些其他纳米晶体的合成方法，并对它们的性能做了些简单的介绍。纳米晶体有许多独特优异的性能，本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍，随着纳米晶体制备技术的发展，纳米晶体的应用会更加广泛。 关键词：纳米晶体；金属；金属氧化物 0引言 纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1～100nm之间的材料。纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。由于纳米材料的纳米尺寸效应，使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能，例如光学性、电导性、抗腐蚀性等，因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应，使其能量高于平衡态，表面上原子数增多，具有较高的表面能，使得这些表面原子具有较高的活性，非常不稳定，满足一定激活条件时，就会释放出过剩自由能，粒子长大，从而也将失去纳米材料所具有的特性，使块状纳米材料的制备产生困难。而纳米晶体由于晶界数量增加，使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善。 纳米晶体指的具有纳米尺度的晶体材料。本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。 1金属纳米晶体 同传统的金属晶体相比，金属纳米晶体材料由金属纳米晶粒构成,其晶粒尺寸很小( < 100 nm) ,晶界比例很大(30% ～50% ) ,晶体的缺陷密度很高,因此它所表现出来的性能,尤其是对结构敏感的性能与粗晶材料有很大差别。 刘伟[1]等用纯度为99.8%的紫铜丝作为原料，采用自悬浮定向流技术制备出金属Cu纳米粉末，制得平均晶粒尺寸为25 nm的金属Cu纳米晶体材料，其显微硬度为1155～1190GPa,约为普通粗晶Cu材料的3～4倍,硬度随压制工艺而变化，压力增大，保压时间延长,硬度增大. 且样品硬度值受表面抛光的影响。 李才臣[2]等以工业纯铝粉为原料，采用高能球磨法制备了纯铝纳米晶体并对其硬度进行了分析，经实验发现，球磨12 小时后可得平均晶粒尺寸约34nm, 而且此时的硬度最高，可达111HV, 纯铝纳米晶的硬度随着球磨时间的延长先升高后降低，随温度的增加先升高后下降。 对于金属纳米晶体的研究不仅局限在制备方法和显微硬度方面，对于纳米晶体的生长形态和结构稳定性方面也有相关的研究。 张吉晔[3]等对Ag纳米晶体的生长形态进行了相关的研究。他们在利用电化学方法在ITO 基板上沉积出银纳米晶体，然后研究了ITO基板上的沉积电位对Ag纳米晶体生长形态的影响。如图1所示，(a)和(b)中的银纳米粒子具有良好的分散性，粒径较均匀，此时沉积电位为0.3 V 时，粒子的分布密度较小。在(c)中，晶体形貌具有显著的羽毛状形态。(d)中银纳米晶体

功能纳米晶合成、组装以及稳定性

功能纳米晶：合成、组装以及稳定性 权泽卫 洛斯阿拉莫斯国家实验室 简介： 理学博士，2000-2004在武汉大学化学基地班专业读本科，之后被保送到中国科学院长春应用化学研究所攻读博士学位（2004-2009），导师为稀土资源利用国家重点实验室林君研究员。此后在State University of New York at Binghamton（纽约州立大学宾汉姆顿分校）从事博士后研究，合作导师Prof. Jiye Fang。2012年获得J. Robert Oppenheimer Distinguished Postdoctoral Fellowship (奥本海默奖学金--美国国家实验室设立的对全球开放的最高奖学金，全球每年获奖者不超过2位)，之后就开始了在Los Alamos National Laboratory（洛斯-阿拉莫斯国家实验室）的博士后研究工作，合作导师为Dr. Hongwu Xu。科研工作主要集中在各种功能纳米材料的合成、组装和稳定性研究。截止目前，在Journal of the American Chemical Society、Nano Letters、Accounts of Chemical Research、Nano Today 等学术期刊发表论文73篇，总引用数为2767，H-index为30。 报告摘要： 基于其独特的量子尺寸效应，纳米晶的研究在多个领域受到了很大的关注，此报告将覆盖以下三个主要方面： 第一， 根据特殊功能材料发展的要求，我们利用高温溶液技术制备了多种纳米晶（包括稀土，半导体以及贵金属），并且成功控制纳米晶的晶体结 构，形貌，尺寸，表面配体，结构组分包括掺杂等各个方面。 第二， 高质量的纳米晶是组装器件的理想构建基元，同时也是发现纳米晶新的整体性质的基础。在前期工作基础上，我们的研究集中在利用基于 同步辐射的小角x衍射（SAXS）和掠入小角x衍射（GISAXS）技术来 研究非球形纳米晶的组装行为，发现了出乎预料的组装结构。 第三， 当材料处于纳米尺度时，其结构的稳定性是非常重要的一个研究方

水热合成法介绍

水热合成反应釜是在一定温度、压力条件下采用水溶液作为反应体系，利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制溶液的温度差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体。可用于纳米材料的制备、化合物合成、晶体生长等方面，也可以用于小剂量的合成反应，是高校极常用的小型反应釜。 水热合成法生长晶体，是19世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的，地质学家Murchison 首次使用“水热”一词，1905年水热合成法开始转向功能材料的研究。自l9世纪7O年代兴起水热合成法制备超细粉体后很快受到世界许多国家的重视讶。水热合成法(Hydrotherma1)，属液相化学的范畴，是指在特制的密闭反应器(水热合成反应釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热，加压(或自生蒸气压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在常温常压下一些从热力学分析看可以进行的反应，往往因反应速度极慢，以至于在实际上没有价值，但在水热条件下却可能使反应得以实现。这主要因为在水热条件下，水的物理化学性质(与常温常压下的水相比)将发生下列变化：①蒸汽压变高；②粘度和表面张力变低；③介电常数变低；④离子积变高；⑤密度变低；⑥热扩散系数变高等。在水热反应中，水既可作为一种化学组分起作用并参与反应，又可是溶剂和膨化促进剂，同时又是压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。水热合成法既可制备单组分微小单晶体，又可制备双组分或多组分的特殊化合物粉末，克服某些高温制备不可克服的晶形转变、分解、挥发等。并且用水热合成法制备出的纳米晶，晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚，原料较便宜，可以得到理想的化学计量组成材料，颗粒度可以控制，生成成本低。水热合成法在合成配合物方面具有如下优势：①明显降低反应温度(100℃一250℃)；②能够以单一步骤完成产物的合成与晶化(不需要高温热处理)、流程简单；③能够很好地控制产物的理想配比；④制备单一相材料；⑤可以使用便宜的原材料，成本相对较低；⑥容易得到好取向，更完整的晶体；⑦在成长的晶体中，比其他方法能更均匀地进行掺杂；⑧能调节晶体生长的环境。水热合成法也存在着一些缺点。由于水热反应在高温高压下进行，因此对水热合成反应釜进行良好的密封成为水热反应的先决条件，这也造成水热反应的一个缺点：水热反应的非可视性。只有通过对反应产物的检测才能决定是否调整各种反应参数。前苏联科学院Shubnikov结晶化学研究所的Popolitov等人在1990年报道了用大块水晶晶体制造了透明水热合成反应釜，使得人们第一次直接看到了水热反应过程，实现根据反应随时调节条件的理想。另外，水热合成法往往只适用于氧化物功能材料或少数一些对水不敏感的硫属化物的制备与处理。这些缺陷已被溶剂热法所弥补。 1 水热合成法分类 水热合成法可分为以下几种类型： (1)水热氧化：高温高压水、水溶液等溶剂与金属或合金可直接反应生长性的化合物。 例如：M+[0]——MxOy其中M为铬、铁及合金等 (2)水热沉淀：某些化合物在通常条件下无法或很难生成沉淀，而在水热条件下却生成新的化合物沉淀。例如：KF+MnCI2——KMnF2 (3)水热合成：可允许在很宽的范围内改变参数，使两种或两种以上的化合物起反应，合成新的化合物。例如：FeTiO3+K0H——K20?nTiO2 (4)水热还原：一些金属类氧化物、氢氧化物、碳酸盐或复盐用水调浆，无需或只需极少量试剂，控制适当温度合氧分压等条件，即可制得超细金属粉体。 例如：MexOy+Hz——xMe+yHzO 其中Me为银、铜等 (5)水热分解：某些化合物在水热条件下分解成新的化合物，进行分离而得单一化合物超细粉体。 例如：ZrSiO4+NaOH——ZrO2+NaSiO3 (6)水热结晶：可使一些非晶化合物脱水结晶。 例如：AI(OH)3——Al203?H20 2 水热合成法反应装备 东台市吉泰不锈钢制品厂专业生产水热合成反应釜、高压水热釜、高压釜、闷罐等。外罐采用优质304

水热法制备纳米材料3

水热法制备ZnO纳米棒 10092629 朱晓清 10092632 蒋桢 一、实验目的： 1、掌握水热合成方法。 2、掌握晶体分析方法。 二、实验原理： 压强是高压釜内填充度、温度的函数，提高压强会提高成核速率，有利于粉体的产生，粉体粒径较小。根据公式（1） P 1 V=nRT (1) P 2=P (2) P=P 1+P 2 =nRT/V+P (3) 式中：P 1 ——T温度时高压釜内空气的压强； P 2 ——T温度时高压釜内水的压强； P——T温度时高压釜内的总压强； P ——T温度时水的饱和蒸汽压； V——高压釜内气体体积。 可以看出在一定的水热温度下，压强的大小依赖于反应器中的原始溶剂的填充度。反应釜内的压强随填充度增大而升高。 ZnO纳米棒的形成过程可以分为两个阶段：第一阶段是成核阶段，第二阶段是生长阶段。具体的形成过程可以用下列反应式表示： Zn2++2OH-→Zn(OH) 2 (4) (CH 2) 6 N 4 +10H 2 O → 6HCHO + 4NH 3 ·H 2 O (5) NH 3·H 2 O ?NH4++OH- (6) Zn2++4NH 3→Zn(NH 3 ) 4 2+ (7) Zn(OH) 2→ZnO+H 2 O (8) Zn(OH) 42-→ZnO+ H 2 O+2OH- (9) 当将氢氧化钠滴入含有Zn2+的水溶液中，边滴入边搅拌，溶液变浑浊，这是由于有Zn(OH) 2 白色胶体生成(见反应式4)，同时六次甲基四胺水解产生的氨水

（见反应式5），作为螯合剂通过和Zn2+结合而形成胺化合物Zn(NH 3) 4 2+（见反应式 7），而溶液中生成的Zn(OH) 4 2-为这个过程提供了条件，在这种溶液环境下，一 部分的Zn(OH) 2 胶体分解成Zn2+和OH-，当Zn2+和OH-的浓度大到超过某个临界值时，就会有大量的ZnO 晶核形成，那么最终的晶体生长过程就开始了（见反应式8和9）。 方法一（首选） 三、实验仪器和试剂： 1、仪器：超声清洗机，烧杯，水热合成反应釜，鼓风干燥箱，XRD衍射仪，扫描电子显微镜，紫外可见分光光度计。 2、试剂：铜衬底，丙酮，无水乙醇（C 2H 5 OH，分析纯），去离子水，硫酸锌（ZnSO 4 ·7H 2 O， 分析纯），氢氧化钠（NaOH，分析纯），六次甲基四胺（又名HMTA，C 6H 12 N 4 ，分 析纯）。 四、实验步骤： 1、铜衬底的清洗 清洗的目的是为了去掉衬底表面的油渍、脏物和表面杂质等，使其表面光亮平滑，避免杂质及缺陷在纳米棒生长过程中对纳米棒的形貌产生影响。具体的清洗过程如下： (1)将大小约为1cm×1cm 的铜衬底放入盛有乙醇的烧杯中，在超声仪中超声 10 分钟。 (2)取出衬底片，放入丙酮中超声10 分钟。 (3)取出衬底片，放入乙醇中超声10 分钟。 (4)最后再用去离子水超声一次，并经流动的去离子水反复冲洗后，用洗耳球 小气流吹干。 2、在铜衬底上制备ZnO纳米棒步骤： 将0.0056 mol硫酸锌溶于35 mL 去离子水中配制成溶液，同时按Zn2 +与OH-摩尔比值1:8将0.056 mol氢氧化钠溶于35 mL去离子水中;在磁力搅拌条件下，将氢氧化钠溶液逐滴滴加到硫酸锌的溶液中; 持续搅拌10 min 后，将0.50 g六次甲基四胺加入到上述溶液中并持续磁力搅拌10 min; 然后将混合溶液转移到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将第一步中清洗的铜衬底垂直放置（如图1所示）。

水热法合成_沸石结晶度的研究

水热法合成β沸石结晶度的研究 李文兵1　潘惠芳2　黄文来1　王中礼1　袁章福1 (1.中国科学院过程工程研究所,北京100080;2.石油大学化工学院,北京102200) 摘要:以四乙基氢氧化铵为模板剂,采用水热法合成β沸石。考察水热法合成β沸石时体系中有机模板剂用量、水硅比、钠硅比及晶化时间等对合成的β沸石相对结晶度的作用。样品的相对结晶度用X 射线衍射仪分析。得出各种因素对合成β沸石相对结晶度的影响。 关键词:水热法;β沸石;合成;结晶度中图分类号:T Q426.6　 文献标识码:A Study on crystallinity of zeolite beta synthesized by hydrothermal method LI Wen 2bing 1,P AN Hui 2f ang 2,HUNG Wen 2lai 1,WANG Zhong 2li 1,YUAN Zhang 2f u 1 (1.Institute of Process Engineering ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080,China ; 2.Institute of Chemical Engineering ,Petroleum University ,Beijing 102200,China ) Abstract :Synthesis of zeolite beta by hydrothermal method was studied with tetraethylamm onium hydroxide (TE A 2OH )as an organic tem plate.E ffects of the am ount of organic tem plate ,ratio of water to silica ,s odium oxide to silica ,and time of crystal 2lization on relative crystallinity of zeolite beta were studied.In fluences of these factors on crystal m orphology of zeolite beta were characterized by using XRD.Results indicated the relation between these in fluencing factors and crystallinity of zeolite beta. K ey w ords :hydrothermal crystallization ;zeolite beta ;synthesis ;crystallinity 　收稿日期:2002205222 　作者简介:李文兵,男,1976年生,博士生;袁章福,男,1963年生,博士,研究员,博导,主要从事资源综合利用与材料物理化学的研究。 β沸石是Wadlinger 等人[1]1967年采用四乙基氢氧化铵(TE AOH )模板剂首次合成的,它具有三维交错十二元环通道结构[2,3]、良好的耐酸性、抗结焦性、很高的热稳定性、水热稳定性及耐磨性能。在H 型β沸石中只有一种质子酸中心,在氢化[4]、裂化[5]、脱蜡[6]等石油化工过程中是一种非常有效的催化剂。其硅铝比一般很高,并可以在几十至几百的范围内进行调节。在流化催化裂化(FCC )催化剂中加入少量改性β沸石,可以提高FCC 催化剂的水热稳定性和抗积炭性能,对掺炼渣油具有重要的现实意义。此外如果在FCC 催化剂中加入β沸石,还可以明显提高裂化产物的选择性,能在保证轻油收率的同时,提高异构烷烃含量和汽油产品的辛烷值,改善油品的质量。 β沸石生产成本高一直是影响其普遍应用的主要原因,而模板剂的价格和用量及生产周期较长是决定β沸石价格的关键因素。笔者采用水热法合成β沸石,对各种因素进行了系统研究,得出了各 种因素对β沸石产品结晶度的影响,提出了本体系 β沸石晶化机理。 1　实验 111　原料 四乙基氢氧化铵(TE AOH ),1115m ol/L ,工业级;偏铝酸钠(NaAlO 2),实验试剂,Al 2O 3质量分数不少于43%;氢氧化钠,分析纯,质量分数不少于9610%;粗孔硅胶,工业级,100～200目;去离子水。112　合成方法 采用水热晶化法,在不锈钢反应罐中静态合成。以四乙基氢氧化铵为模板剂、偏铝酸钠为铝源、氢氧化钠为部分钠源、粗孔硅胶为硅源,以及去离子水,按一定摩尔比投料,使体系处于润湿状态,搅拌一定时间,达到均匀后,将反应体系转移至不锈钢反应罐中,密封后放入烘箱,采用恒温晶化或分段升温晶化,晶化完成后,从烘箱中取出不锈钢反应罐,冷却至常温,用循环水式多用真空泵抽滤、洗涤、干燥得 ?03?　Aug.2002现代化工 第22卷第8期M odern Chemical Industry 2002年8月

纳米晶控制合成及形成机制研究

化工学院博士、硕士研究生参加学科前沿讲座登记表 第4次学科前沿讲座 学号姓名专业化学工程导师报告人姓名报告时间：2011年12月15日 学科前沿讲座题目纳米晶控制合成及形成机制研究 主要内容及本人见解及收获： 主要内容： 材料化学是材料科学的一个重要分支学科，在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。 随着材料科技的发展和需求，基于对晶体成核及合成认识的不断深入，纳米晶材料已经开始引起广泛的关注。纳米晶材料就是指纳米大小级别的晶体材料。纳米晶是最好的住宅用软水机之一，尤其在用户家里没有下水预留，传统软水机无法使用的区域，不能使用盐水的或者盐含量本身就超的水中，派斯纳米晶更是不二的选择。 纳米晶的技术原理是TAC (Template Assisted Crystallization)技术，即离子晶体化技术，就象火山喷发时产生的能量会形成水晶和钻石一样，纳米晶高能量聚合球体上的原子级晶核产生的能量能把水中的钙、镁、碳酸氢根离子转变成晶体，它们不溶于水不沉于水底，肉眼看不着，飘于水中；同时通过纳米晶高能聚合球体的水中也含有巨大能量，能够把管道内壁上和开水炉中已有生垢溶解排出，提高水的通量和热效率。 王训教授系统地讲述了单分散纳米晶成核、生长机制，单分散纳米晶取向生长中的尺寸效应、表面重构效应等，在此基础上获得了零维至一维连续可调的单分散SnO2量子线、贵金属异质结纳米线等新颖结构；发现对团簇结构的控制是合成三氧化钼单壁纳米管、单分散无机富勒烯的关键因素，实现了二维、三维空间可控生长。通过控制团簇表面性质、结构及尺寸，实现液相条件下不同维度生长模式，揭示纳米晶成核、生长机理，为纳米材料合成方法学的发展提供新的思路。 聆听讲座，通过图片观察纳米晶形成的过程，感受新兴科技的奇妙，通过纳米晶具体生动的应用实例，体会科技对人们生产生活的重大作用。任何科学技术的兴起，均是对现有危机和需求的适应，因此我们在科研过程中要坚持理论联系实际，依据人们工作和生活的需要，不断创新思想，完善思路。 本人见解及收获： 作为在校研究生，我要珍惜现在的学习科研资源，坚持理论联系实际，将来将自己所学贡献到科研事业，改善人民的生活。 导师意见签字 年月日

水热法合成纳米氧化锌

水热法合成纳米氧化锌 一、引言 二、实验部分 2.1实验仪器 集热恒温磁力搅拌器山东鄄城永兴仪器厂2（加搅拌子2） X射线衍射仪（DX-2000型）丹东方圆仪器有限公 司 1 光学显微镜 1 恒温干燥箱 1 聚四氟乙烯高压反应釜编号100-25、100-44 2 马弗炉 1 量筒（50ml） 1 烧杯3个100ml、2个150ml 坩埚 1 玻璃棒 1 培养皿 2 抽滤瓶 1 载玻片 2 2.2实验药品 草酸天津市元立化工有限公司分析纯氢氧化钠天津市福晨化学试剂厂分析纯 硝酸锌天津市天大化工试剂厂分析纯 氨水天津市元立化工有限公司25% 无水乙醇天津市风船化学试剂有限公司分析纯

去离子水 2.3实验内容 2.3.1水热合成纳米氧化锌 称取8.9482gZn（NO3).6H2O固体溶解于20ml去离子水中，在充分搅拌条件下缓慢滴加2 5％的浓氨水，至生成的沉淀恰好消失为止( p H≈10 )，得到前驱体溶液(其浓度认为等于Zn的浓度)。将上述溶液转移到聚四氟乙烯内胆的高压釜中，保持其填充度为80％。在180℃下反应3h后，自然冷却至室温。抽滤并收集白色沉淀，然后用去离子水反复冲洗以除去吸附的多余离子，于90℃烘箱中干燥以备表征。 2.3.2草酸高温合成纳米氧化锌 称取3.111gZn（NO3).6H2O溶解于20ml去离子水，在充分搅拌情况下缓慢滴加滴加草酸溶液(1~2d每秒为宜），使之沉淀完毕，搅拌0.5h，进行抽滤，用去离子水和无水乙醇洗涤，放入90℃烘箱干燥2h，然后高温700℃灼烧2h。 2.3.3在玻璃基体上生长纳米氧化锌阵列 （1）晶种层的制备 载玻片衬底先后在稀氢氟酸、氢氧化钠溶液、去离子水和无水酒精中超声清洗，然后放入烘箱中烘干备用。 Z n O种子液配制如下：制备等量的0.001mol/L和0.002mol/L的硝酸锌溶液，于磁力搅拌下分别缓慢滴加稀氨水，直至沉淀消失,在60℃水浴30min获得均匀澄清溶液采用浸渍提拉法在清洁衬底上涂敷Z n O凝胶膜：浸人种子液的浸渍时间为1 min，提拉速度0 .8 5 m m/s,8 0℃烘箱烘干,重复以上操作3次,最后将涂有薄膜的衬底进行热处理5 5 0℃，保温 1.5h 。最终获得晶种膜。 （2）水溶液生长 一定量的硝酸锌和氨水( 2 5 ％) 加入去离子水中。配制20ml的生长液。搅拌均匀并密封，锌浓度范围为0.001mol/L。氨水和硝酸锌的物质的量的比为4:1至11:1，将有晶种层的衬底放人装有生长液的密封反应釜中。于9 0℃水浴中保持6h。硝酸溶液( p H = 0.4 ) 和氨水(2 5 ％) 被用来进行生长液p H值( 8.2~9.8) 的原位二次调整。最后合成的薄膜用去离子水清洗,空气中晾干。 三、结果与讨论 3.1纳米氧化锌的XRD表征谱图 两组纳米氧化锌粉末进行XRD测试，设置扫描范围20°~70°，扫描速度0.1，铜靶波长1.54184?。两者对照谱图如下：