无机氟（氧）化物功能材料的液相合成及物性表征

论文摘要

近年来,氟（氧）化物功能材料因其在超导电性、磁性材料、催化以及电发光材料等方面的应用而成为近年来研究的热点。本论文的主要研究目的在于利用液相的化学路线对氟（氧）化物功能材料进行制备。通过对于反应过程的研究,考察制备过程中各种反应条件,实现最优化的目的。对所得氟（氧）化物功能材料的性能进行测试,研究结构、形貌与其物理性质之间的联系,以期制备出的氟（氧）化物具有更好的物化性质。论文的主要内容总结如下::1.使用NH4HF为氟源,采用溶剂热合成法对Sr2CuO3和NdSr2Cu206-δ等铜氧化合物进行了氟化研究。使用无水乙醇作为溶剂,从而避免了因铜基氧化物对水敏感而导致的失败。通过比较实验,对这类反应总结了一个较为优化的制备条件。结构分析表明,Sr2CuO3和NdSr2Cu206-δ经过低温处理后,它们的结构发生了变化,得到了一种亚稳相的铜基氟氧化物。对所得到氟（氧）化物的超导电性通过其在零场冷下表现出的磁性进行了分析,结果表明,Sr2Cu（O,F）4+δ的转变温度出现在38K,而NdSr2Cu2（O,F）6+δ所呈现的是一个顺磁行为。这一铜基氧化物氟化的方法以前未见报道,其结果优于使用NH4HF2做氟源的其他制备方法。2.使用多种溶剂,以Ti粉或TiO2作为原料,在溶剂热的条件下成功制备了K2TiF6、K2TiOF4、K3TiOF5和K7Ti4O4F7系列氟（氧）化物微晶体。通过研究不同的溶剂在反应中的作用,发现所使用的溶剂对物相的形成具有重要的影响。通过对所制备的系列氟（氧）化物的物性考察显示,四种材料的比表面积非常小;但它们在紫外区多表现了强烈的吸收,尤其是K2TiOF4还在可见光区出现较宽的强吸收:对氟（氧）化物进行了光催化性能的初步研究,结果显示,在紫外光照下产物对RhB的光降解表现出优良的催化性能,尤其是K2TiOF4的活性最大,并且其在可见光照下降解RhB的能力超过了P25（TiO2）。为了进一步提高K2TiOF4的活性,我们还通过对反应条件的控制,来实现这个材料纳米结构的制备。八面体、球形、棒状及空心球纳米结构的K2TiOF4,是在改变了一种反应参数即溶剂得到的。通过实验还研究了体系的酸、碱性对物相形成的影响,适宜的pH值大约是7-8。考察它们的比表面积均有了大幅的提高。同样对空心球纳米结构的光吸收及光催化性能进行研究,结果表明比表面大的空心结构有助于K2TiOF4催化活性及发光性能的提高。3.使用PEG辅助的水热方法对钙钛矿结构KMnF3的微结构进行控制合成,在一个可控的条件下成功得到了微晶多面体、微球体和空心球体。通过PEG对产物影响的研究表明PEG的类型是得到不同微结构的关键。再结合PEG的浓度、反应温度、时间等参数,提出了一个Ostwold熟化的形成机理。我们对所得微结构材料的吸收光谱和发光性质进行了表征,结果表明,具有强吸收的KMnF3是一个优良的发光材料。通过使用DMF,在溶剂热条件下合成了纳米结构BaF2,通过对反应时间的考察,研究了形貌的变化情况,从单个纳米粒子成为方形微晶片。测试了BaF2纳米颗粒的发光性能,通过与块体材料的比较,发现纳米尺寸的BaF2发射峰表现的更强,并且出现了蓝移和宽化的现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论-无机氟氧化物功能材料概述
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的概述
• 1.2.1 纳米微粒的物理特性
• 1.2.2 化学特性
• 1.3 无机固体氟化物概述
• 1.3.1 无机氟化物特性
• 1.3.2 氟化物的结构
• 1.3.3 氟氧化物的结构
• 1.3.4 氟化物的制备
• 1.3.5 纳米氟化物的制备
• 1.4 本论文的工作概况及展望
• 参考文献
• 第二章 含铜氟氧化物的溶剂热合成、结构及超导电性
• 2.1 概述
• 2.1.1 含铜氟氧化物的研究
• 2.1.2 含铜氟氧化物的化学合成
• 2.1.3 几类铜酸盐氟化简介
• 2.1.4 一种新型的铜酸盐氟化方法——溶剂热合成
• 2CuO₃的溶剂热氟化、结构及超导电性'>2.2 Sr₂CuO₃的溶剂热氟化、结构及超导电性
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 样品制备和表征
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.4 样品超导性质的表征
• 2CuO_2+δ的机理初探'>2.2.5 溶剂热氟化Sr₂CuO_2+δ的机理初探
• 2Cu₂O_6+δ的溶剂热氟化、结构及磁性表征'>2.3 NdSr₂Cu₂O_6+δ的溶剂热氟化、结构及磁性表征
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 样品制备和表征
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.3.4 样品磁性的表征
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 复合钾钛氟（氧）化合物的液相合成及性能表征
• 3.1 引言
• 2TiF₆,K₂TiOF₄和K₂TiOF₄·xH₂O的溶剂热合成及光催化性质'>3.2 K₂TiF₆,K₂TiOF₄和K₂TiOF₄·xH₂O的溶剂热合成及光催化性质
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 2TiF₆和K₂TiOF₄的性能表征'>3.2.3 两种产物K₂TiF₆和K₂TiOF₄的性能表征
• 3.2.4 本节结论
• 3TiOF₅和K₇Ti₄O₄F₇的液相合成及光催化性'>3.3 K₃TiOF₅和K₇Ti₄O₄F₇的液相合成及光催化性
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 结果与讨论
• 3TiOF₅和K₇Ti₄O₄F₇的性能表征'>3.3.3 两种产物K₃TiOF₅和K₇Ti₄O₄F₇的性能表征
• 3.3.4 本节结论
• 2TiOF₄纳米结构的的溶剂热合成及催化性能比较'>3.4 几种K₂TiOF₄纳米结构的的溶剂热合成及催化性能比较
• 3.4.1 前言
• 3.4.2 实验部分
• 3.4.3 结果与讨论
• 3.4.4 本节结论
• 参考文献
• 第四章 碱（土）金属氟化物的水/溶剂热合成及发光性质
• 4.1 引言
• 3多面体、微米球和空心球的合成及光学性质'>4.2 KMnF₃多面体、微米球和空心球的合成及光学性质
• 4.2.1 前言
• 4.2.2 实验部分
• 4.2.3 结果和讨论
• 4.2.4 本节结论
• 2纳米晶体的液相合成及发光性质'>4.3 BaF₂纳米晶体的液相合成及发光性质
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 实验部分
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.3.4 本节结论
• 4.4 本章小节
• 参考文献
• 致谢
• 论文情况