钨酸盐、钼酸盐纳米材料的合成制备及发光性能的研究

论文摘要

纳米材料由于其介观效应等而表现出不同于常规材料独特的物理化学性质,因而对纳米材料的合成和性质研究已成为材料科学、物理学以及化学学科的前沿。钨酸盐和钼酸盐是无机材料中的两个重要家族,在光学、微波、闪烁体、传感器,催化等方面具有广泛的用途。钨酸盐和钼酸盐的合成方法很多,主要有柠檬酸法、固相法,溶胶凝胶法等。然而,这些方法都存在一定的局限性:合成过程复杂,需要较高的反应温度或者较长的保温时间、所得颗粒尺寸较大,形貌不规则等;而熔盐法和水热法具有合成温度低,工艺简单,粉体大小均匀,形貌可以控制等优点。本论文首次采用熔盐法和水热法在低温下成功合成了钨酸盐和钼酸盐纳米材料,并对各种影响因素进行了讨论,确定了各纳米材料合成所需的最佳条件,并对其生长机理和发光机理进行了探讨。1.以钨酸钠（Na2WO4·2H2O）和硝酸锌（Zn（NO3）2·6H2O）为原料制备前驱体,以硝酸锂为反应介质（熔点为253℃）,采用低温熔盐法制得了具有良好结晶性能的棒状ZnWO4纳米晶粉体。并利用X-射线衍射技术（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和室温荧光光谱（PL）等分析技术对制备样品的矿相组成、结晶形貌和发光性能进行了表征。研究结果表明:在合成过程中,通过调节反应介质与前躯体的比例和保温时间,而不需要任何模板、表面活性剂、有机溶剂和高温处理作为辅助,就可以成功得合成棒状的ZnWO4纳米晶;同时研究也表明,越小的颗粒具有更好的发光强度。2.以钨酸钠（Na2WO4·2H2O）和氯化锶（SrCl2·6H2O）为原料制备前驱体,以硝酸锂为反应介质（熔点为253℃）,采用低温熔盐法制得了具有良好结晶性能的SrWO4纳米晶粉体;利用XRD、SEM、TEM对粉体矿相组成和结晶形貌进行了表征。实验结果表明:常温下得到的SrWO4粉体是微米级颗粒,而在熔盐体系下可以得到SrWO4纳米晶。熔盐存在条件下,保温时间和反应介质与前驱体的比例对SrWO4纳米晶的结晶性能和结晶形貌有重要的影响,并做了详细的探讨,提出了溶解再结晶的过程。3.以硝酸镉（Cd（NO3）2·4H2O）和钼酸钠（Na2MoO4·2H2O）为原料,分别采用常规方法和反相微乳法制备前躯体,然后在水热条件下90oC保温20h制备了CdMoO4微晶,并采用XRD、TEM、SEM、PL等分析测试手段对制得的CdMoO4粉体进行了表征。实验结果表明:用常规方法制备前驱体,然后水热条件得到产物为微米级尺度;而用反相微乳法制备前驱体,同样水热条件下可以得到形貌均一,分散性好的CdMoO4纳米晶。另外,纳米颗粒具有更高的发光强度,并且荧光峰的半峰宽也比较大,这与纳米颗粒的小尺寸效应是有关的。4.以钼酸钠（Na2MoO4·2H2O）和Cd（NO3）2·4H2O为原料,利用微乳液法制备前驱体;以硝酸锂为反应介质（熔点为253℃）,采用低温熔盐法制得了具有不同形貌、结晶性能良好的CdMoO4微晶颗粒。分别用XRD、TEM、SEM、PL等分析测试手段对制得的CdMoO4样品进行了表征。实验结果表明:反应介质与前驱体比例一定的条件下,延长保温时间对CdMoO4结晶形貌有较大的影响;而在保温时间不变的条件下,增加盐的比例,对CdMoO4结晶形貌没有较大的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 钨酸盐钼酸盐材料概述
• 1.2 纳米材料的基本概念
• 1.3 纳米材料的特性
• 1.3.1 小尺寸效应
• 1.3.2 表面效应
• 1.3.3 体积效应
• 1.3.4 量子尺寸效应
• 1.3.5 宏观量子隧道效应
• 1.4 纳米材料的应用
• 1.4.1 在微电子器件方面的应用
• 1.4.2 在磁性材料中的应用
• 1.4.3 在传感器材料中的应用
• 1.4.4 在光学材料中的应用
• 1.4.5 在催化剂材料中的应用
• 1.4.6 在环境治理方面的应用
• 1.4.7 在化工与轻工方面的应用
• 1.4.8 其它方面的应用
• 1.5 纳米材料的制备方法
• 1.5.1 物理制备方法
• 1.5.2 化学制备方法
• 1.5.3 特殊形态纳米材料的制备方法
• 1.6 固体发光理论基础和纳米材料的新发光特性
• 1.6.1 发光原理
• 1.6.2 发光的分类
• 1.6.3 固体发光材料的发光
• 1.6.4 固体发光材料的分类
• 1.7 白钨矿结构的钨酸盐钼酸盐的光致发光特性
• 1.8 本论文的选题依据和研究内容
• 1.8.1 本论文的选题依据
• 1.8.2 本论文研究的主要内容及创新点
• 2. 熔盐法制备钨酸锌纳米晶颗粒及性能表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 钨酸锌纳米晶粉体的制备
• 2.2.4 钨酸锌纳米晶粉体的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 保温时间对钨酸锌纳米晶矿相的影响
• 2.3.2 熔盐含量对钨酸锌纳米晶矿相的影响
• 2.3.3 保温时间对钨酸锌纳米晶结晶形貌的影响
• 2.3.4 熔盐含量对钨酸锌纳米晶结晶形貌的影响
• 4纳米晶的荧光光谱分析'>2.3.5 不同保温时间制备的ZnWO₄纳米晶的荧光光谱分析
• 2.4 本章小结
• 3. 熔盐法制备钨酸锶纳米晶颗粒及性能表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 钨酸锶纳米晶粉体的制备
• 3.2.4 钨酸锶纳米晶粉体的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 保温时间对钨酸锶纳米晶矿相的影响
• 3.3.2 熔盐含量对钨酸锶纳米晶矿相的影响
• 3.3.3 保温时间对钨酸锶纳米晶结晶形貌的影响
• 3.3.4 熔盐含量对钨酸锶纳米晶结晶形貌的影响
• 4纳米晶的荧光光谱分析'>3.3.5 不同保温时间下制备的 SrWO₄纳米晶的荧光光谱分析
• 3.4 本章小结
• 4. 水热法制备钼酸镉纳米晶颗粒及性能表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 钼酸镉纳米晶粉体的制备
• 4.2.4 钼酸镉微晶粉体的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同前躯体制备的钼酸镉粉体样品的矿相组成分析
• 4.3.2 不同前躯体对钼酸镉粉体结晶形貌的影响
• 4.3.3 不同前躯体制备的钼酸镉粉体颗粒的荧光光谱分析
• 4.4 本章小结
• 5. 熔盐法制备钼酸镉微晶颗粒及性能表征
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 钼酸镉微晶粉体的制备
• 5.2.4 钼酸镉微晶粉体的表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 保温时间对钼酸镉微晶矿相的影响
• 5.3.2 熔盐含量对钼酸镉微晶矿相的影响
• 5.3.3 保温时间对钼酸镉微晶结晶形貌的影响
• 5.3.4 熔盐含量对钼酸镉微晶结晶形貌的影响
• 4微晶的荧光光谱分析'>5.3.5 不同保温时间下制备的CdMoO₄微晶的荧光光谱分析
• 5.4 本章小结
• 6. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文