尺寸效應(yīng)和摻雜效應(yīng)對(duì)納米AWO-,4-(A=Mn、Cd、Ca、Zn)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響.pdf

1、納米材料結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)與其晶粒尺寸和晶粒表面狀態(tài)密切相關(guān)。晶粒尺寸的變化會(huì)帶來(lái)晶格結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)相應(yīng)的改變，從而使納米材料表現(xiàn)出常規(guī)體相粉末所沒(méi)有的特殊性能。此外摻雜效應(yīng)可改變晶格內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改變材料的性質(zhì)，因此研究材料的尺寸效應(yīng)及摻雜效應(yīng)具有重要的科學(xué)意義。ABO4型氧化物是一類重要的化合物，在閃爍體材料、多鐵材料、激光基質(zhì)材料和顯示設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本文選取ABO4類二元氧化中具有普遍代表性的鎢酸鹽（AWO4）作為研

2、究對(duì)象，以“尺寸效應(yīng)和摻雜效應(yīng)對(duì)納米AWO4（A=Mn、Cd、Ca、Zn）結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響”為題，研究納米顆粒尺寸效應(yīng)、摻雜對(duì)化合物的相結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響，通過(guò)粒度控制和摻雜實(shí)現(xiàn)對(duì)其晶格結(jié)構(gòu)的調(diào)變和性能優(yōu)化。主要結(jié)果如下：
　　 （1）MnWO4納米晶的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)控制及其納米結(jié)構(gòu)調(diào)控。采用水熱法成功合成了尺寸為8～29nm的MnwO4納米晶，并確定在反應(yīng)時(shí)間t和反應(yīng)溫度T條件下的顆粒尺寸D的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程為D5=4.59×1020

3、·t·e（-17.0/T）。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表征和分析表明晶粒尺寸的減小導(dǎo)致納米MnWO4晶格膨脹，晶格對(duì)稱性降低，能帶變寬。與塊體MnWO4不同，納米尺寸下MnWO4紅外和拉曼光譜出現(xiàn)新的振動(dòng)模式，分別位于913和930 cm1，其峰強(qiáng)度隨著晶粒尺寸的減小而增大，這一現(xiàn)場(chǎng)主要與納米晶粒表面畸變層有關(guān)。我們通過(guò)核殼模型擬合計(jì)算出MnWO4納米顆粒的表面畸變層厚度約為1.8 nm，相當(dāng)于三個(gè)MnWO4晶胞厚度。
　　 （2）CdWO4納

4、米晶的粒度調(diào)控與光催化性能優(yōu)化。以檸檬酸為絡(luò)合劑通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度合成了一系列不同晶粒尺寸和結(jié)晶度的CdWO4納米晶。X射線粉末衍射、透射電鏡、紅外光譜、紫外漫散射光譜、熒光發(fā)射光譜和BET比表面積測(cè)試等系統(tǒng)表征和分析表明隨著反應(yīng)溫度由160℃升高至22℃納米CdWO4的晶粒尺寸從11 nm增大為21 nm。隨著晶粒尺寸的減小CdWO4晶格體積膨脹，晶格對(duì)稱性降低，能帶變寬，紅外Au振動(dòng)模式紅移。254 nm紫外光催化降解甲基橙測(cè)試結(jié)果顯

5、示21 nm CdWO4光催化活性為11 nm CdWO4納米晶的三倍以上。上述結(jié)果表明通過(guò)調(diào)控CdWO4納米晶結(jié)晶度和晶粒尺寸可達(dá)到優(yōu)化其光催化性能的目的，同時(shí)此合成方法也可推廣至其它半導(dǎo)體光催化劑體系。
　　 （3）Ca1-xZnxWO4納米晶的合成及Zn摻雜效應(yīng)對(duì)CaWO4能帶、發(fā)光及導(dǎo)電性能的影響。以有機(jī)小分子檸檬酸為絡(luò)合劑在室溫下由共沉淀法制備了一系列Ca1-xZnxWO4納米晶。ICP元素測(cè)試結(jié)果表明Zn含量在0～0