氧化锆/铪纳米材料的水热/溶剂热和成与表征

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由于锆和铪的氧化物具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力,研究开发综合性能好的锆和铪的氧化物材料,已成为材料工作者努力实现的目标。由于水热/溶剂热方法具有上述优点,利用该方法来制备锆与铪的氧化物纳米材料有望满足人们对这类材料的需求。本课题采用水/溶剂热方法制备出了具有新的形貌和新的结构的锆与铪的氧化物材料。   1)利用水热前驱体的制备过程中原料加入顺序的改变,将含锆或含铪的溶液倒入氢氧化钠溶液中,制备了未曾报道过的氧化锆与氧化铪纳米颗粒的新形貌:长的片状。仔细研究发现,这种长的片状是由更小的单斜相氧化锆或氧化铪颗粒组成。并且增加碱的浓度,会发现氧化锆或氧化铪的团聚大颗粒或小颗粒都在长大。2)以ZrOCl2·8H2O作原料,以异辛烷作溶剂,直接进行溶剂热反应。生成了从未报道过的呈扫帚状出现的团聚,这些团聚是由针形细长小颗粒组成的。经检测是单斜相氧化锆。这个反应的最大特点是原料不溶于溶剂,这是个比较奇特的过程,所以反应机理还缺乏研究,进一步工作将在这一方面深入下去。3)以ZrCl4和HfOCl2·8H2O为原料,经过处理使原料变为ZrOCl2·5H2O、HfOCl2·6H2O,以异辛烷作溶剂,直接进行溶剂热反应。生成了具有新的组成的化合物,并且利用一系列表征手段,通过计算得出它们的分子式为Zr4(OH)15Cl·(2-3)H2O和Hf4O13H11Cl,并且从表征还可以看出它们具有层状结构。这两种新物质的出现,充分证明本实验的创新性。4)以碳球作模板,利用ZrOCl2·8H2O和Ti(SO4)2在水中水解聚合的原理,制备了ZrTiO4的复合氧化物的空心球。调节原料液中的Ti/Zr比,得到的产物并没有形成相同Ti/Zr比的纯单相物质,而且空心球的含量也大大减少。由此进一步说明,ZrTiO4空心球的形成依赖于锆盐与钛盐在水溶液中的等摩尔水解聚合机理。
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