钙钛矿型MZrO3MBaSr和MHfO3MBaSr中空纳米材料的合成与性能研究.docx

学位论文的主要创新点一、本论文借助溶胶凝胶理论和Ostwald熟化作用，设计了制备钙钛 学位论文的主要创新点 一、本论文借助溶胶凝胶理论和Ostwald熟化作用，设计了制备钙钛 矿型复合氧化物中空纳米颗粒的水热合成方法，合成出MZr03 (M=Ba,Sr)和MHf03(M=Ba,Sr)g马种中空纳米材料，并实现了 颗粒尺寸的可调可控。 二、以无机中空纳米材料为吸附剂，发现在酸性条件下，对多种活性 染料具有超强的吸附能力，饱和吸附量都超过160 mg／g。该吸附 剂在碱性条件下易于再生，且再生后吸附能力无明显衰减。同时， 所合成的MZr03(M=Ba,Sr)和MHf03(M=Ba，Sr)四种钙钛矿中 空纳米材料表现出室温下蓝、绿发光性能。 三、在水热合成的基础上，开发了常压回流制备钙钛矿中空纳米材料 的简单方法，该方法工艺简单，易于控制，更为安全有效，且易 于实现规模化制备，该方法制备得到的钙钛矿复合氧化物纯度 高，粒径小，粒度均匀，杂质少。 摘要近年来，无机中空纳米材料因其具有低密度、高比表面积、低热膨胀系数、 摘要 近年来，无机中空纳米材料因其具有低密度、高比表面积、低热膨胀系数、 优良的表面渗透性和低折射率等特点而被广泛应用于催化剂，传感器，反应器和 生物医药等诸多研究领域。本论文利用水热合成方法，在强碱的体系下成功合成 出具有单晶结构的钙钛矿复合氧化物MZr03(M=Ba,Sr)和MHf03(M=Ba,Sr)中 空纳米材料，并且发现调节氢氧化钾浓度可以改变产物空心程度和颗粒尺寸，通 过对比不同反应时间产物形貌及结晶情况，得知产物空心结构形成属于Ostwald 熟化过程；且通过对比不同反应条件下产物形貌和结晶情况，讨论得出Ostwald 熟化过程受碱度、温度、时间等反应条件协同影响。 BaZr03中空纳米球表现出良好的吸附活性染料的性能，在酸性条件下，对 多种活性染料的饱和吸附量都超过160 mg／g，特别是对活性绿KE-4B 100％的饱 和吸附量更是达到320 mg／g。该吸附剂在碱性条件下还表现出良好的可再生性， 多次循环后吸附能力无明显衰减。同时，由于中空结构的钙钛矿复合氧化物自身 结构的有序无序性及较多的表面缺陷，研究得出室温下，MZr03(M=Ba,Sr)和 MHf03(M=Ba,Sr)四种钙钛矿中空纳米材料在紫外光辐照下，均能发出单一波 长光波，使其在光电器件方面具有一定的应用潜力。 本文还发展了一种工艺简单，易于控制，更为安全有效并且可实现规模连续 化生产的钙钛矿复合氧化物中空纳米材料制备方法，加热回流法，该方法制备得 到的钙钛矿复合氧化物纯度高，粒径小，粒度均匀。 关键词：钙钛矿，中空纳米材料，染料吸附，光致发光，合成方法。 ABSTRACTInorganic ABSTRACT Inorganic nanomaterials with hollow structures have aroused intensive interest in the past few years owing to their low density，high surface-to-volume ratio，low thermal expansion coefficients,well permeation,low refractive index and widespread applications in catalyst,sensor,reactor,biomedical and many other fields．In this thesis，perovskite complex oxides MZr03(M=Ba,sO and MI-If03(M=Ba,sO hollow nanostructures were hydrothermally synthesized from a greatly concentrated basic medium without any organic or inorganic template．The products experienced morphology variations of solid microparticles，core-shell particles and hollow nanoshells by alternatively adjusting the base concentration,the reaction temperature and the reaction duration．Investigations on the synthetic parameters revealed that the formation of perovskite