复杂结构功能钨酸盐纳米材料水热合成及磁光性能研究

论文摘要

钨酸盐纳米材料在光、电、磁、导体／超导体、催化、以及生物等领域有着广泛的应用前景,近些年来倍受关注。调控制备具有不同形貌的复杂超级结构钨酸盐纳米材料已经成为科研工作者的研究热点。迄今为止,人们开发了许多种制备钨酸盐纳米材料的方法,其中表面活性剂辅助的水热体系是一个非常理想的制备钨酸盐纳米材料的反应介质,用这种方法已经成功地制备出了许多形貌多样、尺寸均一的纳米材料。本论文旨在探索利用还原剂、不同类型的表面活性剂如L-半胱氨酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、聚丙烯酸钠（PAAS）辅助水热合成具有复杂超级结构的钨酸盐纳米材料,并研究了形貌所决定的结构、尺寸以及磁光性质等。论文的主要研究内容可以分为三个部分：1.在水热条件下,以FeCl3·6H2O作为反应前驱体,利用生物小分子L-半胱氨酸同时作为还原剂和模板剂,调控制备了具有花瓣状超级结构的FeWO4微晶。通过对反应的动态跟踪发现,随着反应时间的增加,产物的形貌逐渐由丝状、多面体结构转变成了片状聚集的花瓣状结构,这可能是由于L-半胱氨酸生物还原剂的模板作用而所致。磁学性能测试表明花瓣状超级结构的FeWO4在常温下展示了铁磁性的行为,其剩余磁化强度（Mr）为4.94emu／g。通过该体系制备的花瓣状超级结构FeWO4水溶性较好,这使其在医学等领域具有了重要的潜在应用价值。该实验为调控制备具有复杂超级结构的钨酸盐纳米材料提供了一种简单可行的方法。2.分别以不同类型的表面活性剂,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为结构导向剂,以Bi（NO3）3·5H2O为反应前驱体,在水热条件下,控制合成了由纳米片组装而成的Bi2WO6花瓣状的微球；探讨了反应时间、表面活性剂种类等因素对产物形貌、结构和性质的影响,并对花瓣状超级结构的Bi2WO6形成机理进行了初步研究。结果发现随着反应时间的改变,产物的形貌逐渐由花卷状向中孔松散的菊花状发生了转变。且由CTAB调控制备的Bi2WO6在紫外和可见光（模拟太阳光）光照条件下,对降解罗丹明B （RhB）染料表现出了较高的光催化活性,这可能由于材料具有更大的比表面所导致的。这为开发新型的可见光催化材料提供了较为简便的方法。3.以长链状聚丙烯酸钠（PAAS）作为表面修饰剂,利用不同的反应方式（水热法、溶剂热、水浴加热等）控制合成了不同形貌的BaWO4微晶。比较不同条件下制备的产物,发现水热法对产物的形貌及结晶性有着更好的可控性。此外,我们通过改变反应物浓度、反应温度、pH值等因素,得到了纺锤体状、梭子状、链状、棒状等不同形貌的BaWO4微晶。由于纳米材料的性能依赖于其结构和形态,因此合成具有特殊形貌的纳米BaWO4具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 钨酸盐纳米材料简介
• 1.2.1 钨酸盐纳米材料的性质
• 1.2.2 钨酸盐纳米材料的分类
• 1.2.3 钨酸盐纳米材料的用途
• §1.3 钨酸盐纳米材料的制备
• 1.3.1 化学溶液法
• 1.3.2 有机配合物前驱法
• 1.3.3 水热法
• 1.3.4 溶剂热法
• 1.3.5 电化学沉积法
• §1.4 本论文的选题背景和研究内容
• 参考文献
• 4微晶的水热合成及其性能研究'>第二章 花瓣状FeWO₄微晶的水热合成及其性能研究
• §2.1 引言
• §2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 4的水热控制合成'>2.2.2 花瓣状FeWO₄的水热控制合成
• 2.2.3 样品的表征
• §2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同反应时间得到的产物形貌分析
• 2.3.2 不同反应时间得到的产物物相分析
• 2.3.3 不同反应产物浓度与不同反应时间得到的产物红外吸收光谱分析
• 2.3.4 产物的磁性分析
• §2.4 反应机理探讨
• §2.5 本章小结
• §2.6 参考文献
• 2WO₆的制备及可见光催化性能研究'>第三章 花状纳米Bi₂WO₆的制备及可见光催化性能研究
• §3.1 引言
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 2WO₆纳米粒子的合成'>3.2.2 Bi₂WO₆纳米粒子的合成
• 3.2.3 样品的表征
• 3.2.4 样品的性能测试
• §3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同反应时间得到的产物形貌分析
• 3.3.2 不同反应时间得到的产物物相分析
• 3.3.3 不同表面活性剂下得到的产物紫外-可见漫反射光谱分析
• 3.3.4 不同表面活性剂存在下得到的产物的孔径分布和比表面积测定
• 3.3.5 不同表面活性剂下得到的产物傅里叶红外光谱分析
• 3.3.6 不同表面活性剂下得到的产物紫外-可见吸收光谱分析
• 3.3.7 反应机理的探讨
• §3.4 本章小结
• §3.5 参考文献
• 4的制备及荧光性能研究'>第四章 纺锤体状纳米BaWO₄的制备及荧光性能研究
• §4.1 引言
• §4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4纳米粒子的合成'>4.2.2 BaWO₄纳米粒子的合成
• 4.2.3 样品的表征
• §4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同反应条件下得到的产物形貌分析
• 4.3.2 不同反应时间得到的产物物相分析
• 4.3.3 不同表面活性剂下得到的产物紫外-可见漫反射光谱分析
• 4.3.4 不同表面活性剂下得到的产物傅里叶红外光谱分析
• 4.3.5 不同反应物浓度下得到的产物固体荧光光谱分析
• §4.4 本章小结
• §4.5 参考文献
• 致谢
• 硕士阶段发表的论文