鐵基氧族化合物微納結(jié)構(gòu)的液相控制與性能研究.pdf

1、材料的性能不僅取決于其固有的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，還與材料的尺寸、形貌密切相關(guān)。因此，材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究能為優(yōu)化材料性能和拓展其應(yīng)用提供依據(jù)，而納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控生長(zhǎng)是研究這種關(guān)系的重要基礎(chǔ)，它為研究材料的形貌、尺寸與性能的關(guān)系提供了最好的機(jī)會(huì)。鐵基化合物作為一種環(huán)境友好材料以及它們?cè)诠怆娮釉O(shè)備、氣敏元件、催化、電池電極以及磁性等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，一直吸引著不同領(lǐng)域的研究人員的濃厚興趣。本文首先在引言部分對(duì)液相合成方法以及晶體生長(zhǎng)理論進(jìn)

2、行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)鐵基化合物的晶體結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用做了陳述，主要介紹了尖晶石結(jié)構(gòu)的Fe3O4、六方晶相的α-Fe2O3和四方晶相的β-FeSe三種鐵的化合物材料。我們也對(duì)論文中所用的表征技術(shù)進(jìn)行了闡述。論文的主體工作概括如下：
　　 首先，我們以FeCl3·6H2O為原料，采用水熱法系統(tǒng)的研究了不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)Fe3O4形貌的影響。我們發(fā)現(xiàn)Fe3O4亞微米結(jié)構(gòu)不僅可以通過pH值來調(diào)節(jié)，還可以僅僅通過增加還原劑N2H4·H2O的用量來

3、實(shí)現(xiàn)多而體形貌的演化。在pH=9，除了那些已報(bào)告的形狀，如球形，截?cái)嗍骟w和八面體，我們還獲得了片狀結(jié)構(gòu)的Fe3O4，這種片狀結(jié)構(gòu)包括三角形和六角形，對(duì)這種四氧化三鐵片狀結(jié)構(gòu)目前還未見報(bào)導(dǎo)。另外我們也發(fā)現(xiàn)，EDTA和前驅(qū)物濃度也會(huì)影響產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們認(rèn)為，F(xiàn)e2+和Fe3+的相對(duì)濃度差導(dǎo)致它們沿不同晶面的生長(zhǎng)速度不同，可能是導(dǎo)致在這一進(jìn)程中不同形狀Fe3O4演變的根本原因。我們也采用α-Fe2O3為前驅(qū)體通過“溶解—還

4、原—再晶化”過程，得到了均勻的十二面體和八面體Fe3O4微球，并研究了α-Fe2O3溶解生成Fe3O4多面體的過程。
　　 隨后，我們通過簡(jiǎn)單的溶劑熱方法得到了一種新的單分散納米結(jié)構(gòu)α-Fe2O3，它是由上下{0001}/{000-1}晶畫構(gòu)成的六方片，片的側(cè)邊為12個(gè)等價(jià)的{11-23}。有趣的是，它的形貌和大小能夠通過溶劑的極性大小(這里通過醇的種類)來調(diào)變。此外，CH3CH2COO-對(duì)極性α-Fe2O3(0001)晶畫的特

5、定吸附也被認(rèn)為是形成片狀結(jié)構(gòu)的原因。同時(shí)，水在調(diào)變這種六方片狀結(jié)構(gòu)上起了重要作用，隨著水量的增加，片的0001面的表面積逐漸減小，厚度逐漸增加。我們也詳細(xì)研究了不同水量樣品的生長(zhǎng)機(jī)理，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些片都是是通過“溶解—再晶化”的方式生長(zhǎng)的。在沒有加入水時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了有趣的“反向晶化”現(xiàn)象的熟化。明顯地，樣品的光學(xué)性能，如拉曼、紅外及漫反射譜都呈現(xiàn)形貌或尺寸決定的連續(xù)變化。樣品也表現(xiàn)了較好的催化性能，樣品的氣敏性和尺寸相關(guān)的磁性也被研究。<

6、br>　　 最后，我們開展了PbO型四方晶相超導(dǎo)化合物β-FeSe的制備探索。文中首先采用簡(jiǎn)單的溶劑熱方法得到了純相的樣品，并對(duì)優(yōu)化條件得到的樣品進(jìn)行了掃描電鏡和透射電鏡觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品為150nm左右厚度的片，片的大小約為1～2微米。EDS組分分析發(fā)現(xiàn)，樣品帶有微量鐵缺陷。我們也采用了有機(jī)溶劑熱分解法嘗試了單分散的β-FeSe的合成，結(jié)果表明采用油酸油胺體系作溶劑能夠得到均勻的β-FeSe納米四方片，片是由上下兩個(gè)等價(jià){001}面