锡、铋的纳米材料的合成与性质研究
纳米科技研究的对象是介于微观和宏观之间的介观领域，由于在这个领域的材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，导致材料的磁、光、声、电、催化、气敏等性质发生很大变化，这为新材料的发现和现有材料的性能改善提供了可能。材料的性能研究要以材料的合成与制备为前提。目前人们在合成粒径可控、尺寸均一、形貌规则的纳米材料方面已经取得了很大进展，但是，继续探索简单、高效的合成方法，仍然是纳米材料研究的一个热点领域。本论文用水热(溶剂热)法和前驱体法两种方法制备了锡、铋化合物的纳米材料。利用不同的反应条件，改变材料的生长环境，控制反应动力学过程，获得了形貌和粒径可控的几种微纳米材料。
主要研究内容归结如下：
1.利用水热(溶剂热)技术以及把它与其它方法相结合的复合技术，制备了硫化铋、硫化锡、氧化锡、氯化氧铋纳米材料并对其性质进行了初步的研究：
(a)将萃取技术与溶剂热法结合，把铋(Ⅲ)的萃合物转移进入有机相，在溶剂热条件下，直接裂解萃合物，得到了分散性良好的硫化铋纳米棒。溶剂热过程中，萃合物中的P-S键断裂，形成硫化铋产品。
(b)利用溶剂热法，以硫脲为硫源制备了六方片层结构的硫化锡。在反应过程中，硫脲缓慢分解，使得硫化锡晶核能均匀沉淀，提高了产品的均匀性。与现有片层结构硫化锡的合成方法相比，这个方法简单，不需要有机溶剂，条件温和可控。
通过调节溶液的酸碱性，制备了由片层组成的花状硫化锡纳米结构。
(c)将前驱体法与溶剂热法相结合，制备了氧化锡空心球。在反应过程中，氯化亚锡与六亚甲基四胺形成配合物，溶剂热过程中，配体被羟基取代，经过脱水从而得到氧化锡空心球，并对空心球状氧化锡做了荧光发光表征。本方法易于操作，不需要外加模板和结构导向剂，仅通过控制溶剂热过程中溶剂种类，即可进行定向合成。
通过改变溶剂组成，选择合成了针状氧化亚锡纳米晶。
(d)将沉淀法与溶剂热法相结合，制备了氯化氧铋的纳米片层。在反应过程中，水合肼作为沉淀剂，加热条件下沉淀反应得到氯化氧铋。将得到的氯化氧铋进行溶剂热处理，得到中孔片层结构的氯化氧铋，目前尚未发现这种带孔结构的报道。在反应过程中，水合肼对这种中孔片层的形成起到了决定性的作用，其它胺类沉淀剂则不能得到这种结构的氯化氧铋。
2.利用直接沉淀法和热处理结合的两步法，制备了锡酸盐微纳米结构，并对其性质进行了初步研究：
(a)以锡酸钠和硝酸钙为起始反应原料，制备了八角花状的六羟基锡酸钙前驱体，通过煅烧前驱体得到同一形貌的锡酸钙产品。用这个方法制备的前驱体的煅烧温度为800℃，较文献报道有明显降低，有利于生产中的节能。加入氢氧化钠调节，可以得到带有级次结构的锡酸钙，晶核的不同晶面对羟基吸附性的差异，对形貌的变化起了决定性的作用；加入盐酸调节反应溶液，可以制备得到立方块状的锡酸钙，对其气敏性质测定表明，立方块状的产品对1000ppm的乙醇有明显的响应。
(b)以锡酸钠和硝酸锶为起始反应原料，制备了束状的六羟基锡酸锶前驱体，通过煅烧得到同一形貌的锡酸锶产品。控制锡酸钠溶液的pH值，可以很好的调控前驱体的分散性：例如，在加入氢氧化钠溶液的条件下反应时，得到分散性良好，粗细均匀的锡酸锶纳米棒；在加入盐酸溶液的条件下反应，前驱体的聚集性增强，得到束状纳米棒。对不同分散性锡酸锶产品的荧光性质进行研究，发现形貌的不同并没有引发荧光发光出现差异。
纳米材料;萃取;无机化学;纳米科技
山东大学
博士
无机化学
孙思修
2006
中文
O614;TB383
109
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）