纳米钙钛矿型非氧化物的合成方法与机理研究

论文摘要

本文采用溶剂热法和乙二醇回流法合成了多种具有钙钛矿结构的复合氟化物ABF3，产物结构经XRD分析，确认均为单相，溶剂热法和回流法较高温固相物相更为纯净。由XRD和TEM分析结果，可以确定产物的粒径均小于100nm，属于纳米级。经光电子能谱XPS证实溶剂热法和回流法合成的产物基本不含氟氧化物且表面含氧量较低；红外分析表明产物不含分子内结晶水。通过对合成条件的研究表明：反应液的填充度、反应物的配比、反应温度、反应时间、反应溶剂均是影响反应产物的的重要因素。当填充度高于60%时，随着填充度提高，产物的产率也提高，最佳填充度是75%—80%。提高温度，延长反应时间对于形成良好的晶型有重要作用。适当的反应物配比和溶剂对产物的形成有重要影响。根据不同时间的反应体系的电导率值以及产物的IR谱图、XRD谱图，我们初步推断了乙二醇回流法合成复合氟化物的反应机理。升温过程中Ni（NO3）2和乙二醇逐步形成络合物导致电导率逐渐下降。随着回流反应时间的延长，络合物逐渐分解，最终和K+及F-离子反应生成KNiF3绿色沉淀。这一过程中络合物在水中电离生成NO3-离子的数量与速度，和K+及F-离子反应生成KNiF3过程中消耗掉的K+、F-离子的数量及速度大致相等，所以回流过程中的电导率变化不明显。此外，本文对金属硫氧化物的合成方法进行了初步探索，采用溶剂热法合成了金属硫氧化物LaCrSxOy，经XPS、XRD分析得到证实，以其为光催化剂进行了水溶性染料的光催化降解实验，发现所合成的LaCrSxOy具有较好的光催化活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 钙钛矿型复合氧化物
• 1.2.1 晶体结构
• 1.2.2 钙钛矿型复合氧化物的研究现状
• 1.2.2.1 催化燃烧
• 1.2.2.2 氧化脱氢
• 1.2.2.3 NOx、SOx 的还原多相催化反应
• 1.2.2.4 光催化分解水
• 3 型复合氟化物'>1.3 ABF₃型复合氟化物
• 3 型复合氟化物的结构特征'>1.3.1 ABF₃型复合氟化物的结构特征
• 1.3.2 钙钛矿型复合氟化物的制备方法
• 1.3.3 钙钛矿型复合氟化物的功能特性和研究现状
• 1.4 钙钛矿型氮氧化合物和过渡金属硫氧化物
• 1.4.1 钙钛矿型氮氧化合物
• 1.4.2 钙钛矿型氮氧化合物的研究现状
• 1.4.3 钙钛矿型氮氧化合物的应用
• 1.4.4 过渡金属硫氧化物
• 1.5 课题的研究目的及选题意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要的试剂来源及规格
• 2.2 实验主要仪器
• 3（A=K, B=Mn,Ni,Co,Zn）的合成方法'>2.3 ABF₃（A=K, B=Mn,Ni,Co,Zn）的合成方法
• 2.3.1 溶剂热法合成
• 2.3.2 乙二醇回流法合成
• 3 其它物质的合成方法'>2.4 ABF₃其它物质的合成方法
• 4MnF₃ 的溶剂热合成'>2.4.1 NH₄MnF₃的溶剂热合成
• 3 的溶剂热合成'>2.4.2 NaMnF₃的溶剂热合成
• 3 乙二醇回流法合成'>2.4.3 NaZnF₃乙二醇回流法合成
• 3 钙钛矿型光催化剂的表征'>2.5 ABF₃钙钛矿型光催化剂的表征
• 2.5.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.5.2 透射电镜分析（TEM）
• 2.5.3 光电子能谱分析（XPS）
• 2.5.4 红外谱图分析（IR）
• 2.5.5 紫外可见漫反射分析
• 2.6 回流法的反应机理分析
• 2.6.1 电导率的测定
• 2.6.2 不同反应时间的XRD
• 2.6.3 溶剂及不同回流时间产物的红外谱图
• 第三章 产物的表征和合成机理研究
• 3 合成条件研究'>3.1 ABF₃合成条件研究
• 3.1.1 反应液填充度的影响
• 3.1.2 反应温度的影响
• 3.1.3 反应时间的影响
• 3.1.4 反应物的配比及溶剂对合成的影响
• 3 的高温固相合成'>3.2 KZnF₃的高温固相合成
• 3.3 样品的X-射线衍射分析
• 3 样品的X-射线衍射分析（XRD）'>3.3.1 ABF₃样品的X-射线衍射分析（XRD）
• 3.3.2 溶剂热法与乙二醇回流法的谱图分析
• 3.3.3 高温固相法和溶剂热法的谱图研究
• 3.3.4 其他产物的XRD 谱图分析
• 3.4 红外分析
• 3 样品的透射电镜分析（TEM）'>3.5 ABF₃样品的透射电镜分析（TEM）
• 3.6 产物的光电子能谱研究
• 3.7 产物的紫外可见漫反射分析
• 3.7.1 四种样品的谱图比较
• 3.7.2 不同反应物对样品光谱的影响
• 3.8 乙二醇回流法反应机理初步探究
• 3.8.1 不同反应时间及不同配比产物的XRD 分析
• 3.8.2 溶剂反应前后的红外谱图
• 3.8.3 不同回流反应时间产物的红外谱图
• 3.8.4 反应过程中的电导率分析
• 第四章 金属硫氧化物的制备和表征
• 4.1 样品的制备
• 4.2 实验所用药品
• 4.3 实验主要仪器
• 4.4 样品的表征
• 4.4.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 4.4.2 光电子能谱分析（XPS）
• 4.4.3 紫外可见漫反射分析
• 4.5 样品光催化活性的测试
• 4.5.1 主要实验仪器
• 4.5.2 光催化降解实验
• 4.5.3 光催化剂样品的红外谱图分析
• 4.6 样品的结构与形貌分析
• 4.7 扫描电子能谱和光电子能谱分析
• 4.8 产物的紫外可见漫反射分析
• 4.9 水溶性染料的光催化降解
• 4.9.1 不同染料的降解脱色率
• 4.9.2 光照时间的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢