钙钛矿型mzro3mbasr和mhfo3mbasr中空纳米材料的合成与性能研究

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1、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160mg／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

2、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、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

3、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160mg／g，特别是对活性绿KE-4B100％的饱和吸附量更是达到320mg／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

4、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。ABSTRACTInorganicnanomaterialswithhollowstructureshavearousedintensiveinterestinthepastfewyearsowingtotheirlowdensity，highsurface-to-volumeratio，lowthermalexpansioncoefficie

5、nts,wellpermeation,lowrefractiveindexandwidespreadapplicationsincatalyst,sensor,reactor,biomedicalandmanyotherfields．Inthisthesis，perovskitecomplexoxidesMZr03(M=Ba,sOandMI-If03(M=Ba,sOhollownanostructureswerehydrothermallysynthesizedfromagreatlyconcentratedbasicmediumwithoutanyorganicorinorganictemp

6、late．Theproductsexperiencedmorphologyvariationsofsolidmicroparticles，core-shellparticlesandhollownanoshellsbyalternativelyadjustingthebaseconcentration,thereactiontemperatureandthereactionduration．Investigationsonthesyntheticparametersrevealedthattheformationofperovskitehollownanostructuresweredrive

7、nbytheOstwaldripeningprocess．Thehollownanostructuresweresizetunablebysimplyadjustingthebaseconcentration，whichwererationallyeluciatedbythesol·geltheory．BaZr03hollownanospheresalsoexhibitedexcellentads