水热-固相热解法制备不同形貌的

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不同形貌Co2Mo3O8的制备、表征及其模拟过氧化物酶性能研究

不同形貌Co2Mo3O8的制备、表征及其模拟过氧化物酶性能研究作者：李静来源：《农家科技中旬刊》2018年第02期摘要：本文通过水热法制备出不同形貌的Co3O4，然后利用一步高温热解法制备出不同形貌的Co2Mo3O8纳米材料。

首次发现它们具有模拟过氧化物酶活性。

我们使用紫外-可见分光光度计来研究Co2Mo3O8的模拟过氧化物酶活性。

通过比较不同形貌的Co2Mo3O8，它们表现出不同的模拟过氧化物酶活性。

关键词：模拟过氧化物酶；不同形貌的Co2Mo3O8；检测纳米材料一般能够模拟过氧化物酶，氧化酶，过氧化氢酶或超氧化物歧化酶的性质[1]。

纳米材料模拟酶与天然酶相比，具有生产简便、存储运输条件要求低等优势[2]。

因此.研究和开发一种具有催化活性且价格低廉的模拟酶具有重要意义。

1.纳米材料的合成1.1立方体Co2Mo3O8：在室温下，将4.3655g硝酸钴与0.15g氢氧化钠溶于40ml水中，然后在180℃下反应5小时，再冷却至室温。

开釜后将所得产物用蒸馏水和乙醇洗涤数次，60℃下真空干燥2小时，得到Co3O4。

然后称取100mgCo3O4溶于20ml水中，超声15分钟，再将200mg钼酸铵与50mg盐酸羟胺加入上述溶液中，待完全溶解后加入40ml乙醇，搅拌5分钟，再加入0.3ml氨水（28-30%），搅拌120分钟，在8000 rpm下离心10 min，用水和乙醇洗涤数次，并在60℃干燥2 h。

在N2保护下，在750℃下煅烧16h，得到产物立方体Co2Mo3O8。

1.2六角盘Co2Mo3O8：在室温下，将1.3g硝酸钴溶于100ml水中，0.6g六亚甲基四胺溶于100ml水中，然后将这两种溶液混合，再滴加氢氧化钠溶液调pH至10，搅拌2小时，然后在110℃下反应20小时，再冷却至室温。

开釜后将所得产物用蒸馏水和乙醇洗涤数次，60℃下真空干燥2小时，在200℃下焙烧得到Co3O4。

再同上述方法一样，制备出产物六角盘Co2Mo3O8。

水热法制备不同形貌的GdVO4：Eu3+纳米发光材料

刘桂霞，李若兰董相廷，，王进贤，孙德２
（．长春理工大学化学与环境工程学院，吉林长春１２．长春工业大学化学工程学院，吉林长春１０２３０２；１０１）３０２
摘要：采用水热法制备了不同形貌的ＧＶＥ纳米晶样品，ｄＯ：ｕ对其结构以及发光性质进行了表征。ＸＤＲ
采用溶胶一胶法在球形Ｓ颗粒的表面包覆了凝ｉＯ
１０ｍｍｎ步长为０２ｎＸ灯作激发源。０ｎ／ｉ一，２．ｍ，ｅ采用日本岛津公司８０Ｓ型傅立叶变换红外分光４０
光度计进行样品的ＦＩ分析，Ｋｒ压片法ＴＲ用Ｂ
的形貌和大小。采用日本ＨＴＣＩ公司的ＦＩＡＨ一４０５０型荧光分光光度计对样品的发光性能进行测试，量范围为２０—８０ｎ扫描速率为测００ｍ，
Ｇ，，对其发光性质进行了研究。Ｌｕ等ｏｄＹ）并ｉｊ
第３卷１
第３期
发光学报
ＣＨＩＮＥＳＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＥＪＮＥＳＣＥＮＣＥ
Ｖｏ．１Ｎｏ３１３．
２１００年６月
文章编号：００７３（０００－３５０１０－２２１）３０８－５０
水热法制备不同形貌的ＧｄＯ：ｕ＋Ｖ４Ｅ３纳米发光材料
等溶液，以备实验使用。稀土硝酸盐溶液是由稀
收稿日期：０９－一１修订日期：０９０－２００ｌ；７２０－８０６基金项目：吉林省科技发展计划（０９５８资助项目２００２）作者简介：刘桂霞（９４一，，１７）女辽宁锦州人，博士，主要从事无机固体化学、稀土发光材料的研究。

水热法制备不同形貌和结构的BiVO4／GO复合光催化齐

学者采用了众多方法来提高ＢｉＶＯ的光催化性能．主要方法分为两类：一类是在ＢｉＶＯ表面沉积贵金属，
如Ｐｔ［７沉积在半导体表面后，可以和半导体形成肖特基势垒，起到捕获光生电子、降低电子一空穴对复合的作用，从而提高半导体材料的光催化性能．另一类是采用两种半导体复合，目前已有大量文献报道了
斜白钨矿结构．以甲基橙（ＭＯ）的可见光催化降解反应为模型反应，研究了催化剂的可见光催化
性能．结果表明ＧＯ改性的催化剂的催化能力比纯ＢｉＶＯ有极大程度的提高．
关键词钒酸铋，复合光催化剂，水热法，可见光，光催化文献标识码Ａ文章编号１６７２ — ６６３４（２ｏ１３）０２ — ００５９－０５中图分类号Ｏ６４３
光催化是纳米半导体材料的独特性能之一，具有效率高、能耗低、反应条件温和、适用范围广及无二次污染等突出特点，在环境污染治理方面倍受关注ｎ］．自１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ提出在ＴｉＯ电极上光分解Ｈ。０以来，人们对半导体多相光催化反应方面的研究不断深人［２］．相关研究近年来取得了较大进展．其中，对可见光响应的新型光催化剂如ＢｉＷＯ，ＩｎＶＯ，ＢａＩｎＯ，ＳｒＣｒＯ［３］和氯掺杂ＴｉＯＬ４等的研究更具有实际意义．钒酸铋（ＢｉＶＯ）是一种具有可见光活性的光催化剂，它有三种晶体结构：单斜白钨矿、四方锆石和四

水热法合成不同形貌钛酸锶及其光催化性能研究

d o i :10.3963/j.i s s n .1674-6066.2023.05.001水热法合成不同形貌钛酸锶及其光催化性能研究唐丹丹1,徐慢1,2,王树林1,2,张佳杰1(1.武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉430205;2.武汉工程大学湖北省环境材料与膜技术工程技术研究中心,武汉430074)摘要: 采用水热法合成纳米钛酸锶(S t r o n t i u mt i t a n a t e ,S r T i O 3)粉体,通过改变乙二醇(E t h y l e n e g l y c o l ,E G )的量来控制S r T i O 3的形貌,使用扫描电镜和X 射线衍射对样品进行形貌结构分析和物相分析㊂通过光催化降解亚甲基蓝(M e t h y l e n eb l u e ,M B )实验,对比研究了煅烧前后㊁E G 加入量对S r T i O 3粉体光催化性能的影响㊂结果表明,煅烧后的样品结晶度增大,其光催化效率有明显提升;E G 的加入量越少,样品结晶度越高,光催化性能也更好㊂关键词: 水热法; 钛酸锶; 光催化S y n t h e s i s o f S t r o n t i u mT i t a n a t ew i t hD i f f e r e n tM o r p h o l o gi e s a n d I t sP h o t o c a t a l y t i cP r o p e r t i e s b y H yd r o t he r m a lM e t h o d T A N GD a n -d a n 1,X U M a n 1,2,WA N GS h u -l i n 1,2,Z HA N GJ i a -ji e 1(1.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,W u h a n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,W u h a n430205,C h i n a ;2.E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r o fE n v i r o n m e n t a lM a t e r i a l s a n d M e m b r a n eT e c h n o l o g y ofH u b e i P r o v i n c e ,W u h a n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,W u h a n430074,C h i n a )A b s t r a c t : S t r o n t i u mt i t a n a t e (S r T i O 3)n a n o p o w d e r sw e r e s y n t h e s i z e db y h y d r o t h e r m a lm e t h o d ,a n d t h em o r p h o l o -g y o f S r T i O 3w a s c o n t r o l l e db y c h a n g i n g t h e a m o u n t o f e t h y l e n e g l y c o l (E G ),a n d t h e s a m p l e sw e r e a n a l y z e db y s c a n -n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p y a n dX -r a y d i f f r a c t i o n f o rm o r p h o l o g i c a l s t r u c t u r ea n d p h y s i c a l p h a s ea n a l ys i s .T h ee f f e c t so f b e f o r e a n da f t e r c a l c i n a t i o na n d t h e a m o u n t o fE Ga d d i t i o no n t h e p h o t o c a t a l y t i c p e r f o r m a n c eo fS r T i O 3po w d e rw e r e c o m p a r a t i v e l y i n v e s t i g a t e db y t h e p h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f m e t h y l e n eb l u e (M B ).T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e c r y s t a l l i n i t y o f t h e c a l c i n e d s a m p l e s i n c r e a s e d a n d t h e i r p h o t o c a t a l y t i c e f f i c i e n c y w a s s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e d ;t h e l e s s t h e a m o u n t o fE Ga d d e d ,t h eh i g h e r t h e c r y s t a l l i n i t y o f t h e s a m p l e s a n d t h eb e t t e r t h e p h o t o c a t a l yt i c p e r f o r m a n c e .K e y wo r d s : h y d r o t h e r m a lm e t h o d ; S t r o n t i u mt i t a n a t e ; p h o t o c a t a l y s i s 收稿日期:2023-04-23.基金项目: 武汉工程大学第十四届研究生教育创新基金 (C X 2022215).作者简介:唐丹丹(1998-),硕士生.E -m a i l :1040027178@q q.c o m 自21世纪以来,我国印染行业一直在飞速发展㊂染料被广泛应用于食品㊁医药㊁印染和化妆品等行业㊂但是每排放1t 染料污水,就会污染20t 的水体㊂目前常见的处理染料污水的方法主要有混凝沉降法㊁生物法㊁超声氧化法㊁试剂法等,但这些方法普遍存在处理费用高㊁处理流程复杂等方面的不足[1]㊂因此,要解决染料污水的问题,应该从实际出发,寻找一种绿色环保且经济实惠的染料污水处理技术㊂近年来光催化技术被广泛应用于有机污水处理㊂相比于传统的污水处理技术,光催化技术可以更加高效地降解水中复杂的污染物,且治理过程中只需要用到廉价的太阳能,节能环保且无污染[2,3]㊂钛酸锶(S r T i O 3)是典型的钙钛矿结构,具有介电常数高㊁介电损耗低㊁热稳定性好等优点,被广泛应用于陶瓷电容器㊁气体传感器和光催化材料等方面,是极有前途的介电和光催化技术的候选材料之一[4-6]㊂然而,光催化剂的要求增加了人们对高纯度㊁低尺寸㊁窄分布和高活性的S r T i O 3晶体的关注㊂在以往的研究中,许多方法都集中在纳米线㊁管㊁空心结构等的制备上㊂S r T i O 3纳米结构已被证明可以提高材料的载流量和光敏性㊂尽管这些S r T i O 3结构具有合理的效率,但大多数合成过程对颗粒的形貌和分散性控制较差,这1建材世界 2023年第44卷第5期将影响其相应的性能㊂实验采用水热法制备S r T i O 3纳米粉体,通过煅烧㊁改变E G 的量来控制S r T i O 3的形貌,以M B 模拟目标污染物,用250W 高压汞灯作为光源对M B 进行降解,从而对不同形貌S r T i O 3纳米粉体的光催化性能进行评价㊂1 实验1.1 药品硝酸锶(天津市凯通化学试剂有限公司)㊁异丙醇钛(阿拉丁)㊁乙二醇(国药集团)㊁氢氧化钠(国药集团)㊁亚甲基蓝(国药集团),实验所用药品均为分析纯㊂1.2 方法1.2.1 水热法合成不同形貌钛酸锶称取一定量的异丙醇钛加入到装有乙二醇的烧杯中,磁力搅拌30m i n,形成均匀溶液,即A 液;再称取S r (N O 3)2溶于水中,搅拌均匀,形成硝酸锶水溶液,即B 液;在剧烈搅拌条件下,将配好的B 液以5s 每滴的速度缓慢滴加到A 液中,滴定结束后持续搅拌一段时间,加入5m L4m o l /L 的N a O H 溶液作为矿化剂㊂充分搅拌后将上述反应溶液转移到100m L 反应釜中,封闭反应釜后将其放入到180ħ烘箱中热处理反应24h 合成S r T i O 3㊂取出反应釜,在空气中自然冷却到室温,倒出产物,分别用去离子水和无水乙醇清洗多次,放入80ħ烘箱烘干12h ,得到S r T i O 3样品㊂表1为不同配比的钛酸锶粉体样品,样品编号分别为P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4㊂表1 不同配比的钛酸锶粉体样品样品序号异丙醇钛/mm o l硝酸锶/mm o l乙二醇/m L水/m L 氢氧化钠/m L煅烧温度/ħP S 15510105-P S 2101010105-P S 35510105800P S 41010101058001.2.2 光催化活性测试实验以M B 模拟目标污染物评价合成样品在可见光下的光催化活性㊂首先将0.1g 的S r T i O 3固体催化剂分散到100m L 浓度为8m g /L 的M B 溶液中㊂在汞灯照射之前,先将催化剂与M B 混合物在避光条件下均匀搅拌30m i n ,以达到溶液的吸附平衡㊂30m i n 过后,用250W 高压汞灯作为光源进行照射,每隔30m i n 取5m L 光照溶液,用0.1μm 微滤滤纸进行过滤㊂采用紫外-可见光分光光度剂对滤液中的M B 浓度进行测定,检验波长为660n m ,催化剂的光降解率为光降解率R =初始浓度C 0-残留浓度C初始浓度C 0ˑ100%1.3 表征方法采用X -射线衍射仪(X -r a y d i f f r a c t i o n ,X R D )(D 8A D V A N C E )表征样品结构;采用场发射扫描电镜(F i e l d e m i s s i o n s c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o pe ,F E S E M )(G e m i n i S E M 300)表征样品微观形貌及粒径大小;采用比表面积吸附仪(B E T )来测定样品的比表面积㊁孔径和孔径分布;采用U V 2550型紫外-可见光分光光度计(U l t r a v i o l e t S p e c t r o ph o t o m e t e r ,U V -v i s )表征样品的光催化性能㊂2 结果与讨论2.1 样品形貌和结构分析图1(a )为P S 1的扫描电镜图,从中可以看到S r T i O 3粉体呈现海胆状,这些海胆状纳米结构是由更小的纳米颗粒自组装而成的,其粒径分布在100~200n m ㊂图1(b )为P S 2的扫描电镜图,可以看到钛酸锶粉体呈现荔枝状,其粒径分布在20~200n m ㊂图1(c )为P S 3的扫描电镜图,与图1(a )对比发现,S r T i O 3纳米颗粒在800ħ煅烧后,其由二维薄片构成的分级结构没有塌陷,海胆状的结构变为光滑的球状颗粒㊂这些光滑的球状颗粒更稳定,粒径分布也更加均匀,粒径分布在50~150n m ㊂图1(d )为P S 4的扫描电镜图,与图1(b)对比发现,S r T i O 3纳米颗粒在800ħ煅烧后,整体结构没有发生改变,粒径分布更加均匀,其粒径分布在30~100n m ㊂2建材世界 2023年第44卷第5期2.2样品物相分析图2为样品P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4的X R D 图谱㊂由图2中可知,在2θ等于32.3ʎ㊁39.9ʎ㊁46.4ʎ㊁57.7ʎ㊁67.7ʎ㊁71.1ʎ时出现衍射尖峰,与标准卡(J C P D SN o .89-4934)对比后发现,分别对应于S r T i O 3样品的(110)㊁(111)㊁(200)㊁(211)㊁(220)㊁(310)晶面㊂因此,X 射线衍射结果表明,水热法可以得到纯净的S r T i O 3,不会产生其他杂质相㊂然而样品的特征衍射峰强度P S 3>P S 1㊁P S 4>P S 2,这表明经过煅烧后,S r T i O 3结晶程度更高,其衍射峰强度增强;衍射峰强度P S 2>P S 1㊁P S 4>P S 3这表明E G 的量越少,其结晶程度越高;相反,体系中E G 占比量多,其结晶程度越低㊂2.3 样品B E T 分析采用氮气吸附-解附等温线分析P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4的B E T 比表面积和孔径分布,如图3和表2所示㊂根据I U P A C 分类,4个样品都具有I V 型等温线,曲线中出现H 3型迟滞环,说明样品中纳米颗粒有团聚现象㊂从插图可知,这四种材料的孔径基本在10~50n m ,均为介孔㊁中孔材料㊂通过M u l t i -P o i n t B E T 计算3建材世界 2023年第44卷第5期得到,P S 1㊁P S 2㊁P S 3和P S 4的比表面积分别是11.39m 2/g ㊁48.60m 2/g ㊁34.58m 2/g ㊁65.41m 2/g㊂这些结果表明,在体系中E G 占比量少的样品和煅烧后的样品比表面积大,表面的活性中心随之增加,同时缩短了光生电子和空穴转移到样品表面的距离,从某种程度上也抑制了两种载流子的复合,氧化还原反应的效果增强,光催化活性得到提高㊂表2 P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 的B E T 比表面积和孔径尺寸样品序号比表面积/(m 2㊃g-1)孔容/(c m 3㊃g-1)P S 111.390.049P S 248.600.180P S 334.580.140P S 465.410.2502.4光催化性能测试分析图4为样品P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4的光催化降解M B 的性能曲线㊂对比发现,在暗室搅拌30m i n 时,P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4通过自身的吸附作用能使溶液中M B 浓度分别降低至90.3%㊁80.6%㊁76.1%㊁77.6%;当光照0.5h 时,P S 1㊁P S 2对M B 的降解率不到10%,而P S 3㊁P S 4对M B 的降解率高达40%;当光照2.5h 时,P S 1㊁P S 2㊁P S 3㊁P S 4对M B 的降解率分别为89.0%㊁91.4%㊁95.1%㊁99.5%㊂通过对比发现,P S 3对M B 的降解率大于P S 1,P S 4对M B 的降解率大于P S 2,其原因在于,经过煅烧后,样品的结晶度更高,其光催化性能也更好;P S 2对M B 的降解率大于P S 1,P S 4对M B 的降解率大于P S 3,其原因在于E G 会影响结晶度,当E G 的量偏少时,其结晶度更高,光催化性能也就更好㊂3 结论采用水热法合成了两种具有可控形态的S r T i O 3层次结构,包括海胆状和荔枝状㊂通过调节混合溶剂的比例,S r T i O 3的三维自组装形貌得到了良好的控制㊂与海胆状相比,荔枝状的S r T i O 3粉体表现出更高的光催化活性㊂此外,通过对样品的煅烧前后光催化性能对比,发现煅烧后S r T i O 3粉体的结晶度更高,其光催化性能也有很大提升㊂参考文献[1] 鞠雪敏,罗莉涛,张鸿涛,等.染料行业废水无害化处理技术现状及发展趋势[J ].科技导报,2021,39(17):45-54.[2] A h m e dSF ,M o f i j u r M ,N u z h a tS ,e ta l .R e c e n tD e v e l o p m e n t s i nP h y s i c a l ,B i o l o g i c a l ,C h e m i c a l ,a n d H y b r i dT r e a t m e n t T e c h n i q u e s f o rR e m o v i n g E m e r g i n g Co n t a m i n a n t s f r o m W a s t e w a t e r [J ].JH a z a r d M a t e r ,2021,416:125912.[3] R e nG ,H a n H ,W a n g Y ,e t a l .R e c e n tA d v a n c e so fP h o t o c a t a l y t i cA p p l i c a t i o n i n W a t e rT r e a t m e n t [J ].N a n o m a t e r i a l s ,2021,11:1804.[4] Z h uD ,Z h o uQ.A c t i o na n d M e c h a n i s mo fS e m i c o n d u c t o rP h o t o c a t a l y s i so nD e g r a d a t i o no fO r g a n i cP o l l u t a n t s i n W a t e r T r e a t m e n t [J ].E n v i r o nN a n o t e c h n o lM o n i tM a n a g ,2019,12:100255.[5] H a s i j aV ,R a i z a d aP ,S u d h a i kA ,e t a l .R e c e n tA d v a n c e s i nN o b l eM e t a l F r e eD o p e dG r a p h i t i cC a r b o nN i t r i d eB a s e dN a n o -h y b r i d s f o rP h o t o c a t a l y s i s o fO r g a n i cC o n t a m i n a n t s i n W a t e r :A R e v i e w [J ].A p p lM a t e rT o d a y ,2019,15:494-524.[6] A b d iM ,M a h d i k h a hV ,S h e i b a n i S .V i s i b l eL i g h tP h o t o c a t a l y t i cP e r f o r m a n c e o fL a -F eC o -d o p e dS r T i O 3P e r o v s k i t eP o w -d e r [J ].O ptM a t e r ,2020,102:109803.4建材世界 2023年第44卷第5期。

水热法制备不同形貌纳米二氧化钛及其影响因素分析的开题报告

水热法制备不同形貌纳米二氧化钛及其影响因素分析的开题报告一、研究背景及意义近年来，纳米材料的制备和应用已成为材料科学研究中的热点和前沿领域。

纳米材料具有晶格畸变、界面反应和量子限制等特殊性质，这使得它们在材料学、物理学、化学、生物学等多个领域中有着广泛的应用前景。

其中，纳米二氧化钛因其优异的光学、电学、催化和生物学性能等特点已经成为了材料科学研究的热门话题之一。

目前，纳米二氧化钛的制备方法有很多种，水热法由于其简单易行、操作简便、适用范围广，且制备出来的纳米二氧化钛粒子具有窄的粒径分布、较好的分散性和较高的晶体度等优点，因此被广泛应用于纳米二氧化钛的制备中。

实际应用中，纳米二氧化钛的性能往往会受到其形貌的影响。

因此，通过调节水热反应的条件和制备方法，控制纳米二氧化钛的形貌是提高其性能的有效途径。

因此，本研究将以水热法为基础，通过控制反应的温度、时间、反应物浓度等因素，制备出不同的形状和尺寸的纳米二氧化钛，同时应用结构、形貌和性能等多种手段对其进行表征和分析，研究不同形貌纳米二氧化钛的组成、结构、表面性质和光电性能等方面的差异，探究影响纳米二氧化钛形貌的因素，为纳米二氧化钛的制备和应用提供理论和实践上的支持。

二、研究内容及方案本研究将以水热法为基础，通过控制不同的制备参数（如温度、时间、反应物浓度等）制备出不同形貌的纳米二氧化钛，在此基础上通过SEM、TEM、XRD、UV-Vis等多种手段对不同形貌纳米二氧化钛的形貌、组成、结构和性能进行表征和分析，研究不同外形纳米二氧化钛的光催化、电催化等性能，并探究影响纳米二氧化钛形貌的因素。

具体的实验方案包括以下步骤：1. 溶液制备：按照不同实验组的要求，以纯的钛酸丁二酯为原料，在适当的溶剂中溶解制成反应液。

2. 水热反应：将反应液装入密闭的反应釜中，在不同的温度、时间、反应物浓度下进行水热反应，制备出不同形貌纳米二氧化钛。

3. 晶体性质分析：用XRD分析仪测量制备的纳米二氧化钛的晶体结构和纯度。

纳米氧化锌粉的制备方法

Ｃ２Ｈ２
Ｎ２
Ｆｕｒｎａｃｅ
ＥｘｈａｕｓｔａｍｅＯ２
图１熔化－燃烧法制备纳米氧化锌的装备图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆｎａｎｏ－ＺｎＯｂｙｍｅｌｔｉｎｇ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ（ＭＣＭ）
气相法的原理是利用蒸汽压较大的材料，在适当的条件下，使其蒸汽凝结成晶体的方法。气相法制备
收稿日期：２００８－０２－０９基金项目：江西省教育厅２００６年度科技计划资助项目通讯联系人：王艳香，女，副教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｘｗａｎｇ７２＠１６３．ｃｏｍ
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《陶瓷学报》２００８年第２期
直接沉淀法是制备超细ＺｎＯ广泛采用的一种方法，其操作简便易行，对设备、技术需求不高，有良好的化学计量性，成本较低，被国内许多厂家所采用。但相对而言，产品质量等级不高，这是因为该法原溶液中阴离子的洗涤较困难，同时由于沉淀过程容易出现局部过饱和现象，导致得到的粒子粒径分布较宽，分散性较差［１７］。２．３．２均匀沉淀法
均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢而均匀地释放出来的方法。在该法中，加入的沉淀剂不立刻与被沉淀组分反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中均匀释放出来，从而使沉淀物在整个溶液中缓慢析出，然后再将沉淀物煅烧即得纳米氧化锌粉。常用的均匀沉淀剂有尿素和六次甲基四胺［１８－１９］。
反应燃烧，此时反应区的温度可达３０００℃以上，当形成了较多的烟气时，在尾部抽热风，将所得的氧化锌粉收集。合理的控制锌和乙炔与氧的比例，可制得纯的粒径为１０￣３０ｎｍ四角针状氧化锌粉。

针对水热法制备纳米二氧化钛不同形貌的研究

针对水热法制备纳米二氧化钛不同形貌的研究作者：唐新峰霍原非彭涛张乾康王海旺来源：《科学与财富》2019年第18期摘要：如今，水体污染形势严峻。

研究发现，二氧化钛在光照下能利用其强的氧化能力可彻底降解有机物而不造成二次污染，十分适合解决此环境问题。

近年来，利用水热合成法制备纳米二氧化钛已成为一种常用方法，但水热条件里的溶剂、反应温度、表面活性剂等因素对二氧化钛形貌影响很大，而二氧化钛的形貌对二氧化钛的光催化效果有显著的影响。

因此，探究水热条件对二氧化钛形貌的影响，对优化制备工艺、调控二氧化钛形貌进而提高其光催化效果具有重要意义。

本文综述了水热法中溶剂、反应温度、表面活性剂对二氧化钛形貌的影响以及相关机制，并对水热条件下二氧化钛形貌的调控进行总结和展望。

关键词：二氧化钛、水热法、溶剂、反应温度、表面活性劑、影响机制、总结和展望随着工业飞速发展，工业废水、染料等的排放产生大量的水体污染，水又与我们生活息息相关，因此治理水体污染迫在眉睫。

以往治理水体污染的催化剂有着效率低、难以降解、具有一定毒性的缺点，而纳米二氧化钛恰恰克服了这些缺点，值得注意的，二氧化钛的光催化效果与其形貌有着密不可分的关系。

水热合成法作为一种成本较低，操作较为简单的方法，用来制备纳米二氧化钛效果较好。

更为关键的，水热法中的水热条件是影响二氧化钛形貌的重要因素。

基于这些因素，本文针对不同水热条件，以溶剂、反应温度、表面活性剂对二氧化钛形貌调控的影响机制进行综述、总结和展望。

1.溶剂对二氧化钛形貌的影响1.1.氢氧化钠氢氧化钠是影响二氧化钛形貌的重要因素，在李秀云[3]以金属钛片作为钛源、氢氧化钠作为溶剂制得网状TiO2纳米管的实验中，可以发现：低溶度的氢氧化钠使钛表面与溶解扩散在溶剂里的钛酸钠盐的浓度差小，新溶解的钛酸钠盐扩散慢，保证了钛酸钠盐的晶体无法在片层的纵向维度上统一生长，经盐酸洗脱后最终只形成片层状结构；在高浓度的氢氧化钠中，作用过程与低浓度氢氧化钠相反，从而形成纳米管。

水热法合成不同形貌的氧化锌及其性质研究

·75·
图 2 加入不同导向剂制得的氧化锌的 XRD 图 Fig． 2 XRD patterns of the ZnO products prepared
by using different directing agents
2． 3 荧光性质图 3 是 3 个不同形貌 ZnO 样品在 325 nm 紫外
SEM 对其结构和形貌进行了表征，研究了其荧光特性及对甲基橙的光催化活性．发现微球状 ZnO 在可见光区具有远
远强于其它两种形貌 ZnO 的荧光．不同形貌的 ZnO 对甲基橙的光催化活性与商品 TiO2 ( P25) 的活性差别不大，其中扇面状 ZnO 的活性最高，实心双螺帽状 ZnO 次之，微球状 ZnO 活性最差．
ZnO 晶体材料具有六方纤维矿结构，是一种直接跃迁的宽禁带半导体材料，在室温下带隙能为 3． 3 eV，激子束缚能达 60 meV，因此可实现室温下的激子发射，产生近紫外的短波发光，具有压电、光电等效应．水热法是通过高压釜中适合水热条件下的化学反应实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长的一种方法．此法制备的粉体晶粒具有发育完整，粒径小且分布均匀，纯度高，团聚程度小，分散性好，晶型完整等特点［1-4］．水热法制备 ZnO 近年来一直
是一个热门课题．如 Sekiguchi［5］等人在 KOH 和 LiOH 混合水溶液中进行水热反应合成 ZnO 块状单晶，并利用阴极射线发光技术研究了材料光学性能． Xu 等人［6］通过在纯水、KOH 或氨水溶液中水热处理醋酸锌制备不同形貌的 ZnO 晶体粉． Ji 和 Liu［7-8］等研究小组最早采用水热法合成了 ZnO 纳米柱，直径约为 50 ～ 100 nm． Choy［9］等在水热条件下合成了纳米纤维和纳米珊瑚状结构． Tian 等［10］在较低温度 ( 90 度) 首次实现了人为控制 ZnO 纳米结构的晶体

水热法制备不同形貌Bi12TiO20可见光光催化剂

水热法制备不同形貌Bi12TiO20可见光光催化剂翟相阳;卢辉;张梅;郭敏【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】以五水硝酸铋（Bi（NO3）3·5H2O）和钛酸四丁酯（Ti（OC4H9）4）为原料，采用水热法，在无表面活性剂的条件下成功制备出不同形貌的Bi12TiO20晶体.利用场发射扫描电镜和X射线衍射仪对产物的微观形貌和晶体结构进行了表征，结果表明，以KOH和NaOH为矿化剂可以分别得到纳米网状和片状的Bi12TiO20晶体，两者属于立方晶系.另外，以模拟太阳光为光源、罗丹明B为目标降解物测试了样品的光催化性能，结果显示，水热合成的Bi12TiO20晶体比固相反应法合成的样品具有更好的可见光光催化性能，其中，基于纳米片状结构Bi12TiO20晶体的罗丹明B溶液，光照180 min后的降解率可达78.2%.【总页数】5页(P48-52)【作者】翟相阳;卢辉;张梅;郭敏【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 北京科技大学稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 北京科技大学稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 北京科技大学稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室，北京 100083;北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083; 北京科技大学稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TQ426.8;TF111.31【相关文献】1.水热法制备不同形貌Bi12TiO20可见光光催化剂 [J], 翟相阳;卢辉;张梅;郭敏;2.碱化辅助水热法制备高活性CdZnS可见光催化剂 [J], 卢勇宏;吴平霄;黄俊毅;陈理想;朱能武;党志3.水热法制备Cu掺杂可见光催化剂BiVO4及其光催化性能研究 [J], 陈渊;周科朝;黄苏萍;李志友;刘国聪4.水热法制备不同形貌和结构的BiVO4/GO复合光催化剂 [J], 谢倩;贾正栋;邓爱霞;滕谋勇;陶绪泉;刘凤香5.低温水热法制备高催化效率钒酸铋可见光催化剂 [J], 张晓君;焦孟杰;王宁;李玉萍;崔巍;于大禹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

制备方法

过渡金属氧化物Co3O4 广泛应用于催化剂、磁性材料、电池材料、热敏和压敏电阻、气体传感器敏感元件等领域。

制备Co3O4 的方法有灼烧及热分解法、溶胶-凝胶法、水热法及化学气相沉淀法、液相沉淀法、化学喷雾热解法等。

水热-热解法利用水热反应得到前驱体,然后将前驱体在空气中焙烧, 是一种制备不同形貌纳米氧化物的有效方法。

它具有水热法条件温和、产物纯度高、晶粒发育完整、粒径小且分布均匀、无团聚、分散性好及形状可控等优点。

1 气相法在有过热水蒸汽的存在下，在氧气氛中，加热金属钴，使其氧化成Co3O4 。

该法生产的Co3O4活性低、颗粒大，其物理和化学性能难以达到LiCoO2生产用原料的要求，故目前一般不使用此方法来制备电子级Co3O4。

其反应式为：3Co+2O2→Co3O42 均匀沉淀法以硝酸钴为原料，尿素为沉淀剂，聚乙二醇为分散剂，采用均匀沉淀法制备出了平均粒径为14nm、长度为0.28um的球链状Co3O4。

这种方法的原理是：尿素在加热条件下产生NH4OH和CO2,并与Co2+ 反应生成Co2 (OH ) 2CO 3沉淀, 经洗涤、干燥后在马弗炉中煅烧制得Co3O 4粉末。

主要化学反应式为:尿素分解:CO (NH2) 2+ 3H2O→CO2↑+ 2NH4OH↑沉淀反应:2Co2+ + 4NH4OH+ CO2→Co2 (OH) 2CO3↓+ 4NH4++H2O煅烧反应:3Co2 (OH) 2CO3+ O2 →2Co3O4+ 3H2O↑+ 3CO2↑制备过程中，称取一定量的Co (NO3) 2·6H2O , 按一定的摩尔比取定量尿素, 加入蒸馏水溶解并混合均匀配成溶液, 用HNO3或NH3 调节至pH=5, 控制在一定温度下回流反应一段时间得到沉淀。

将沉淀过滤、洗涤, 在105℃下干燥, 然后将干燥后的沉淀放入马弗炉中在一定温度下煅烧, 得到黑色纳米Co3O4微粉。

采用均匀沉淀法可制备出没有团聚、粒度均匀的, 球链状Co3O4微粉，原料成本低、操作简便、粒度可控、易于工业化生产。

实验一、水热法可控制备不同形貌纳米材料及比表面分析实验报告

实验一、水热法可控制备不同形貌纳米材料及比表面分析实验报告石家庄铁道大学实验报告课程名称分院班组桌号实验者姓名实验日期年月日评分教师签名一、实验目的1、了解水热合成纳米材料的原理2、掌握水热合成CdS纳米材料的方法及特性二、实验原理（一）水热法材料合成原理水热合成法是指在特制的密闭反应釜中，以水作为溶剂，通过对反应体系加热并利用水的自身蒸汽压，创造一个相对高温高压的反应环境而进行相关化学反应的一种材料合成与处理的有效方法。

依照反应类型的不同，水热法可以分为水热氧化、水热还原法、水热沉淀、水热结晶等。

一般来说，在高温高压水热体系中，水的性质将发生很大变化。

例如：水的离子积和蒸汽压变高，介电常数、密度、粘度和表面张力均变低等。

此时，物质在水中的物性与化学反应性能均发生很大的变化，因此水热反应与普通反应有很大的差别。

一些热力学分析上可能进行，而在常温常压下受动力学条件影响进行缓慢或难于进行的反应，在水热条件下都可以进行。

相对于传统方法制备无极功能材料，水热法有以下特点：低中温液相控制，能耗较低，且适用性广，可以合成各种形态的材料; 原料相对廉价，工艺较为简单，反应产率高，可以直接得到物相均匀、结晶完好、粒度分布窄的粉体，而且产物分散性好、纯度高；合成反应始终在密闭反应釜中进行，可控水热反应条件（前驱物形式、反应温度、反应时间等）来为产物的晶相、形貌以及纯度进行调控。

在实际应用中也常将水换为其他溶剂（也称为溶剂热法）（二）CdS纳米材料的水热合成原理CdS是典型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，在光催化、光电转换、光电器件等方面表现出巨大的应用潜力。

但纳米CdS具有很大的比表面，在常态下不稳定，若想将其特殊性付诸于应用，则需把它以某种形式与其他材料符合与组装，进而实现对CdS尺寸、粒度分布、形态及组装维数的控制。

1. 硫源的影响：本实验中作为硫源的硫脲是一种常用的有机硫源，在加热情况下，能够释放出反应所需要的硫离子。

水热法制备不同形貌的GdVO_4_Eu_3_纳米发光材料_刘桂霞

(a) (b) (c)
图2
样品的 XRD 图，添加柠檬酸样品（ a，b）；未加表面活性剂样品（ c，d）；添加 PEG 样品（ e，f）；前驱体（ a， c， e）；经 800 ħ 烧结样品（ b， d， f）。
Fig. 2
XRD patterns of samples with citrate acid as surfactant （ a，b），nonsurfactant （ c，d） and PEG as surc， e） for precursors and （ b， d， f） factant （ e，f）；（ a， for samples calcined at 800 ħ .
德
2
摘要：采用水热法制备了不同形貌的 GdVO4 ʒ Eu3 + 纳米晶样品，对其结构以及发光性质进行了表征。 XRD
结果表明：水热前驱体和经过灼烧之后样品均为四方晶系，具有锆石结构。 TEM 照片表明：通过改变表面活
3+ 六角形和球形的 GdVO4 ʒ Eu 纳米晶粒子。发光光谱表明：在 288 nm 性剂分别得到了分散性良好的米粒状、
3－ 4
。并且观察到不同
样品的前驱体的激发峰的强度明显低于经过灼烧之后样品的强度，由 FTIR 分析可知，未经热处理
(A) 617 b
I / a. u.
有一宽而强的激发带，主要来自于 VO
(A) b
I / a. u.
的吸收，
Citrate acid
Citrate acid
613
a
a
592 646 693 700 700 750
［ 11 ］
2， 2采用水热法在四氢呋喃二磷酸

二氧化钛制备方法

二氧化钛制备方法二氧化钛是一种广泛应用于各个领域的重要材料，具有良好的光催化、光致变色、防紫外、自洁等性能。

目前，制备二氧化钛的方法主要包括物理法、化学法和生物法三种。

物理法：物理法主要包括气相法、溶胶凝胶法和热分解法等。

1. 气相法：该方法是将氯化二氯合钛等钛化合物置于高温的条件下，通过氧化锆或焦磷酸铁等作为载体，使其在高温下分解生成二氧化钛。

气相法制备的二氧化钛颗粒较为均匀，可控性较好，但制备过程一般需要较高的温度。

2. 溶胶凝胶法：该方法是将钛酸酯或其它含钛化合物通过水解、缩合等反应生成胶体粒子，然后通过热处理得到二氧化钛。

溶胶凝胶法制备的二氧化钛具有较高的比表面积和较好的良好光催化性能，但工艺复杂，成本较高。

3. 热分解法：该方法是将钛化合物通过热分解或燃烧反应得到二氧化钛。

热分解法制备的二氧化钛具有较大的比表面积和较好的光催化性能，但制备过程中产生高温和焚烧等问题，对环境污染较大。

化学法：化学法主要包括水热法、溶胶-凝胶法和水热合成法等。

1. 水热法：该方法是将钛酸酯等钛化合物与碱类在高温高压的水环境中反应，生成纳米级二氧化钛。

水热法制备的二氧化钛具有较高的比表面积和良好的分散性，但需高压高温条件，工艺复杂。

2. 溶胶-凝胶法：该方法是将钛酸酯或它的有机盐等钛化合物在溶剂中形成胶体，然后通过热处理得到二氧化钛。

溶胶-凝胶法制备的二氧化钛颗粒尺寸可控，比表面积高，但需严格控制热处理过程。

3. 水热合成法：该方法是通过在水溶液中加入适量的有机酸来调节溶液的酸碱度，控制二氧化钛的形貌和结构。

水热合成法制备的二氧化钛形貌多样，可通过控制合成条件获得不同形貌的二氧化钛。

生物法：生物法主要包括微生物法和植物萃取法等。

1. 微生物法：该方法利用微生物或其代谢产物对钛化合物进行还原，生成二氧化钛。

微生物法制备的二氧化钛具有较高的比表面积和阴离子载体性能，但对微生物的选择和培养条件要求较高。

2. 植物萃取法：该方法利用植物的根、茎、叶等部位，通过水溶液浸提来回收钛化合物，然后通过热处理制备二氧化钛。

水热法制备蝴蝶结形貌的CeO_2粉体

水热法制备蝴蝶结形貌的CeO_2粉体王阔;刘春涛;谷宇;李亚北;刘艳莹【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2014(43)2【摘要】以Ce(NO3)3·6H2O为铈源,L-半胱氨酸为表面活性剂,NaOH为碱源通过水热法制备了前驱体Ce2O(CO3)2·xH2O,经煅烧后得到了蝴蝶结形貌的CeO2粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制得产物的晶相和形貌进行了表征,并分析了不同反应条件对产物形貌的影响。

结果表明:水热反应温度180℃反应24 h制备出蝴蝶结形CeO2的前驱体,经400℃煅烧1 h,获得长约14μm,两端呈分叉多枝结构的CeO2粉体;随着反应时间的延长,产物经历了由椭球形向蝴蝶结形的转变。

【总页数】6页(P388-393)【关键词】CeO2;水热法;L-半胱氨酸【作者】王阔;刘春涛;谷宇;李亚北;刘艳莹【作者单位】黑龙江大学化学化工与材料学院;黑龙江省普通高等学校高效转化的化工过程与技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O611【相关文献】1.表面活性剂SPAN80对水热法制备SrTiO3粉体物相、形貌与极性的影响 [J], 海参威;李文戈;尧巍华;张可敏2.立方形貌ITO粉体的水热法制备及光电性能 [J], 张怡青;刘家祥3.pH值对水热法合成纳米LaPO4粉体的物相和形貌的影响 [J], 郑旭东;张忠举;张荦;王昕4.二乙醇胺辅助溶胶-水热法低温合成四方形貌Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3粉体[J], 余占军;胡艳华;王玉卓;姚海云5.水热法制备Co掺杂CeO_2纳米晶的微观形貌及磁学性能研究 [J], 阳生红;张曰理因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水热法固相法共沉淀法颗粒形状和大小

水热法固相法共沉淀法颗粒形状和大小水热法、固相法和共沉淀法是常见的合成材料的方法，它们在固相材料的制备中起着重要作用。

这三种方法在很大程度上能够影响合成材料的颗粒形状和大小。

首先，我们来了解水热法。

水热法是一种在高温高压下进行合成的方法。

在水热条件下，溶液能够达到相对较高的溶解度，从而促进反应的进行。

这样，可以控制材料晶粒的生长速率，从而影响颗粒的大小。

此外，水热法还能够通过调节反应溶液的成分、pH值和温度等参数，来影响材料的形貌和结构。

例如，通过调节溶液中的上述参数，可以合成出不同形状的颗粒，如球形、棒状、片状等。

其次，固相法是一种在固相条件下进行合成的方法。

固相法主要以固体物质为反应物，通过固相反应生成目标材料。

在固相反应中，反应物直接在固体状态下进行反应，所以固相法能够得到比较均匀的颗粒大小。

此外，固相法还受到反应温度、反应时间、反应物摩尔比等因素的影响。

这些参数可以调节合成材料的晶体尺寸和形状，从而影响颗粒的大小。

最后，共沉淀法是一种在溶液中同时发生固相沉淀反应的方法。

在共沉淀法中，反应物溶液中的离子逐渐结合并沉淀形成固体颗粒，通过控制反应溶液的成分和条件，可以控制沉淀物的形态和尺寸。

共沉淀法的优点在于简单易行，能够进行大规模合成，但是其不足之处在于很难获得单一组分的纯度较高的颗粒。

与其他合成方法相比，共沉淀法制备的颗粒形状和大小更多受到实验条件的影响。

总的来说，水热法、固相法和共沉淀法是常见的制备材料的方法。

它们能够通过调节反应条件、反应物摩尔比、溶液成分等因素来影响合成材料的颗粒形状和大小。

这些方法的选择应该根据具体的实验需求和合成材料的特性来确定，以获得期望的颗粒形貌和尺寸。

在未来的研究中，应该进一步探索和发展这些方法，以提高合成材料的性能和应用领域。

水热法制备不同形貌二氧化铈的研究进展

水热法制备不同形貌二氧化铈的研究进展王洁;蒋友祥;张东恩;肖鑫【摘要】随着纳米材料研究的进一步深入,CeO2因具备特殊的性能和广泛的用途而引起化学材料学界的关注.在CeO2的制备方面,当前已经取得了积极进展,为CeO2的基础研究与应用提供了参考.详细综述了CeO2纳米棒和一些特殊形貌纳米CeO2的制备方法,并介绍了CeO2的催化性能,同时对纳米CeO2发展方向进行了展望.【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)002【总页数】7页(P50-56)【关键词】CeO2;形貌;水热法;进展【作者】王洁;蒋友祥;张东恩;肖鑫【作者单位】淮海工学院化学工程学院,江苏连云港 222005;淮海工学院化学工程学院,江苏连云港 222005;淮海工学院化学工程学院,江苏连云港 222005;淮海工学院化学工程学院,江苏连云港 222005【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言CeO2是稀土化合物中重要的功能无机材料,因具有优越的储放氧功能及高温快速氧空位扩散能力[1-3]，而被广泛应用于催化、储能、高温氧敏材料、生物传感器和电学等领域[4-5].尤其在催化领域，CeO2的存储氧功能使其在气态污染物消除方面表现出优异的性能，一些特殊形貌的CeO2则表现出特有的光电效应.近年来,纳米技术的生物应用受到广泛关注.纳米颗粒因为具有可穿透细胞膜、材料表面具有高活性位点、经过表面修饰的材料还可靶向富集在特定的组织等特点,因而可能被应用于癌症治疗、生物成像、药物载体、生物抗氧化等技术的研究与应用当中.纳米CeO2具有独特的生物应用性能，其合成引起人们的高度重视.当前制备CeO2的方法主要有溶胶—凝胶法[6]、共沉淀法[7]、微乳法[8]和水热法等.水热法是在密闭反应器中,通过添加不同的表面活性剂或修饰剂,利用相对高温、高压反应环境,使难溶或不溶的物质溶解后重结晶,进而合成无机材料的一种特殊方法.运用水热法可以制备出不同形貌的CeO2,且产品具有均匀、纯度高和分散性好等特点[9-10].本文主要论述水热法制备不同形貌CeO2的研究进展,在此基础上提出此领域存在的问题及发展的方向[11].1 不同形貌CeO2 的制备1.1 棒束状CeO2 的制备Mai等[12]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源，将适量NaOH溶于35 mL去离子水中并搅拌均匀，高压釜密封进行24 h水热处理.随后分离出新鲜的白色沉淀，煅烧4 h 得到浅黄色粉体，即为棒束状CeO2.400 ℃的OSC测试表明，因为棒束状CeO2的比表面积较大，氧气储存发生在纳米棒之上.陈丰等[13]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源，PVP为模板，草酸为沉淀剂，在无水乙醇和去离子水组成的混合溶液中于不同温度下水热反应不同时间，并以NaOH调节pH；自然冷却至室温进行洗涤，80 ℃干燥后再将产物在400 ℃下煅烧7 h得到浅黄色粉体，即得棒束状CeO2.反应温度、原料配比、溶液pH和反应时间等均为影响CeO2粉体结构的重要因素；在Ce(NO3)3·6H2O与草酸的物质的量比为2∶3的条件下进行200 ℃，6 h的水热处理制备得到的棒束状最佳.棒束状CeO2比块状CeO2更有助于增加材料中的氧缺陷并提高催化效率[14]，使其具有吸附催化一体化的优点.与此同时，较大的比表面积间接提高了材料表面的催化活性，使其对酸性品红溶液具有较高的催化脱色率.1.2 多孔阵列CeO2 的制备杨宇飞等[15]以六水硝酸铈为铈源、六次甲基四胺(HMT)为沉淀剂溶解于体积比为3∶1的醇水中，同时在65 ℃下加入培养固定后的白色葡萄球菌[16]，反应1 h后冷水静置一段时间进行离心洗涤，在70 ℃中干燥、500 ℃下焙烧4 h后研磨，最终制得表面具有多孔阵列结构的CeO2.多孔阵列CeO2纳米粉体的形成过程如图1所示.图1 多孔阵列 CeO2纳米粉体的形成过程示意图Fig.1 Schematic diagram of the formation process of porous CeO2 nanopowdersXu等[17]以聚苯乙烯(PS)聚合合成的晶体为模板，将Cu(NO3)2·3H2O 和Ce(NO3)3·6H2O在剧烈搅拌下加入柠檬酸水溶液得到前体溶液.将此前体溶液置于模板上直到模板完全浸泡，再干燥2 h.重复3次以完全渗透前体.最后在330 ℃下煅烧4 h,得到的CeO2显示出高度有序的多孔三维结构(见图2).a 低倍率b 高倍率图2 多孔三维结构CeO2 的SEM图像Fig.2 SEM image of the CeO2CeO2之所以表现出高氧化能力是因为其存在较高的氧空位[18].相同尺度的无微结构颗粒的比表面积要低于多孔阵列结构，但多孔阵列结构又低于尺度小很多的纳米颗粒.用添加了白色葡萄球菌的模板制备的多孔阵列结构，可以增大同尺度颗粒的比表面积，从而提高其对甲基橙的脱色性能.这种新型多孔阵列结构的CeO2纳米颗粒可适度提高和改善材料的光吸收性能，显示出较好的应用前景.1.3 蝴蝶结CeO2 的制备王阔等[19]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源、L-半胱氨酸为表面活性剂，用NaOH调节pH，于高压釜中密封进行180 ℃，24 h的水热处理，先制备出蝴蝶结形CeO2的前驱体Ce2O(CO3)2·xH2O[20-21];经400 ℃煅烧1 h，获得两端呈分叉多枝结构的CeO2粉体.随着反应时间的推移，CeO2经历了由椭球形向蝴蝶结形的转变(见图3).图3 蝴蝶结形CeO2 形成过程示意图Fig.3 Schematic diagram of the formation process of butterfly forming CeO2张成[22]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源、尿素为沉淀剂，加入适量CTAB，高压釜密封进行180 ℃，12 h水热处理，经洗涤干燥制得白色沉物.再经70 ℃干燥12 h，最后放入马弗炉中500 ℃退火5 h,获得淡黄色粉末，即为蝴蝶状CeO2.XPS和拉曼光谱分析显示该样品表面含有少量Ce3+和氧空位[23-24].通过M-H数据分析得知该CeO2样品在弱磁场下表现为顺磁性，原因是样品表面存在Ce3+.蝴蝶状CeO2为面心立方萤石结构，结晶度高．该样品整体形貌由小颗粒团聚而成，形貌特殊规整，表现出较好的电化学阻抗和紫外吸收性能，有望在锂电池制造和紫外屏蔽中产生良好的应用前景．1.4 花状CeO2 的制备周婧洁等[25]以硝酸铈为铈源、尿素为沉淀剂、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，并在去离子水中加入CTAB，然后将所得混合溶液在423 K下处理16 h，再经冷却、洗涤，干燥24 h，873 K下焙烧5 h，最终得到花束状CeO2.花束状CeO2有利于DMC的生成是由于其较多的碱性位和酸性位以及活性晶面.花束状CeO2与甲醇直接合成DMC反应也具有较高的活性：在0.1 g催化剂、15 mL甲醇、CeO2初始压力5 MPa、反应温度140 ℃、反应时间3 h条件下，DMC的收率为4.8 mmol/g.Zhang等[26]先将肼水合物加入去离子水中，再加入适量Ce(NH4)(NO3)4和尿素，搅拌均匀,在高压釜内进行160 ℃,24 h的水热处理，然后将所得白色沉淀物离心、洗涤，80 ℃真空干燥，最后得到花状CeO2颗粒(见图4).a 低倍率(×1 500)b 高倍率(×11 000)图4 花状CeO2的SEM图像Fig.4 SEM images of CeO2 samples1.5 空心球形CeO2 的制备在纳米结构CeO2的各种形态中，空心球形在催化、药物输送等领域的重要性吸引了人们的广泛研究[27].Yang等[28]使用H2O2作为新鲜标准的水溶液，以CeCl3·7H2O为铈源、CO(NH2)2为沉淀剂，溶解于19 mL去离子水中磁力搅拌，然后加入0.2 mL H2O2，搅拌均匀后在180 ℃下加热10 h，冷却、洗涤，80 ℃干燥12 h，最后所得淡黄色产品即为空心球形CeO2.CeO2中空心球体熟化过程如图5所示.图5 CeO2中空心球体熟化过程示意图Fig.5 CeO2 in the hollow sphere aging process水处理实验表明，CeO2空心球体表现出优异的去除能力.此外，由于具有较大的表面积，空心球结构CeO2显示出更优异的催化性能，这一特性不仅有助于开发无模板制造其他空心的合成策略金属氧化物，也指向CeO2空心球在水处理和催化中的应用.邓维钧等[29]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源、PS为微球模版、NH3·OH为沉淀剂(提前溶解于20 mL水中)反应2 h后冷却、洗涤，再将产物放置在恒温干燥箱中干燥6 h，500 ℃煅烧2 h，最终制得CeO2空心微球.因为具有独特的空心结构，空心微球形CeO2的外层和内层都可以吸附RhB，从而增加了反应的活性点，提高了光催化性能[30].1.6 微球状CeO2 的制备Zhou等[31]用典型的水热法合成了CeO2球形微晶：以Ce(NO3)3·6H2O和PVP作为原料，在高压釜进行140 ℃，24 h水热处理；冷却至室温，过滤、洗涤数次，并在80 ℃真空中干燥12 h，即得.Wu等[32]用Ce(NO3)3·6H2O和PEG-2000为原料，并以不同比例混合搅拌均匀，在180 ℃，20 h条件下进行水热处理，然后冷却至室温，洗涤，在80 ℃下干燥10 h，最后将制备所得样品置于石英砂上，于600 ℃煅烧去除表面活性剂PEG，并消除杂质以获得最终的微球状CeO2.采用该方法合成的微球状CeO2由于具备特殊的属性而达到较为理想的介电损耗，并显示出优异的微波吸收性能，且其最小RL值达到19.3 dB.1.7 管状CeO2 的制备Tang等[33]以CeCl3为铈源，加入NaOH水溶液不经搅拌倒入氮气2 h,然后在高压釜中进行120 ℃,72 h的水热处理,冷却至室温后，用稀HCl水溶液和蒸馏水洗涤(用氮气吹扫以除去吸收的氧气)，在氮气下50 ℃干燥12 h所得前驱体为Ce(OH)3纳米管，经450 ℃煅烧2 h制得管状CeO2.赵晓兵等[34]以P123、乙醇和CeCl3·7H2O为原料，在去离子水中搅拌均匀，用NH3·H2O调节pH，在高压釜进行160 ℃，72 h水热处理,然后冷却到室温进行过滤洗涤，于60 ℃干燥10 h,最后得到黄色粉末产物即为管状CeO2.与颗粒状CeO2相比，CeO2纳米管拥有较强的储氧能力和较高的氧缺位,它可以在贫氧情况下释放氧.所以CeO2纳米管对染料的脱色率明显提高,并且具有相对较好的吸附催化效果.1.8 片状CeO2 的制备Zhang等[35]以Ce(NO3)3·6H2O为铈源，草酸为沉淀剂，再加入适量乙醇搅拌均匀至溶解；将混合物转移到高压釜中进行160 ℃，12 h的水热处理以形成纳米片；纳米片离心并洗涤数次，在80 ℃下干燥过夜获得前体材料；在500 ℃下煅烧4 h获得片状CeO2样品.一般来说，片状CeO2表面的二氧化碳吸附能力要比颗粒状CeO2更强，因此碳酸盐物质不容易从片状CeO2催化剂表面解吸.在片状CeO2活性较高的情况下，以松散的接触条件燃烧煤烟，颗粒状CeO2的H2消耗量略低于片状CeO2.2 CeO2 的应用2.1 燃料电池电极制作固体氧化燃料电池除了具有燃料电池的高能量转化率、低污染等优点之外，还有燃料多氧化、电解质容易管理和能够制成复杂的几何结构等特点.以介孔CeO2为电极的燃料电池，可以在电解液—电极—气体三相界面上提供较大的比表面积，有利于气体的扩散[36-37].其最大优点是带有介孔壁的电极不仅能极大地提高输送能力，而且还可以提高催化活性.Putna等[38]以介孔CeO2为载体、将一薄层的氧化钐和少量铑掺杂其中制作的燃料电池电极，显示出极好的催化活性.2.2 催化剂性能改善在催化剂的应用研究领域，新型高活性催化材料催化过程及反应机理的研究与开发始终是众多研究人员不遗余力追求的目标.作为一种优良的催化剂,CeO2因储氧性能好、负载金属分散度高等特性而备受瞩目.将CeO2分散到独柱石等催化剂载体上制得的催化剂可用于汽车尾气的净化处理，其原理为该催化剂可将汽车尾气中的H2S 氧化为SO2,从而有效降低汽车尾气中的H2S.以CeO2为助剂改进γ-Al2O3负载贵金属的催化剂性能，在提高活性涂层的催化活性、自动调节空气燃烧比、提高载体的热稳定性、提高陶瓷载体的机械强度、提高三元催化剂的储硫效能、减轻Pd对贵金属催化剂的毒害作用、改善催化剂的抗积炭性能等方面均表现出积极作用[37，39].2.3 抗氧化生物应用CeO2是一种较为常见的催化材料，具有很高的研究及实用价值.到目前为止，研究人员在其形貌的可控合成以及催化活性的调节等方面已进行了大量探索，并取得了很多成果.近年来,随着纳米材料生物应用研究的兴起,纳米CeO2在生物抗氧化领域的应用受到了越来越多的关注.在纳米尺度下,由于表面氧缺陷的产生,CeO2中部分Ce4+被还原为Ce3+以稳定缺陷，此时材料中的Ce3+和Ce4+形成可逆转化.这一性质使得纳米CeO2能够催化分解生物体内的过量自由基,从而为治疗氧化应激类疾病提供了一种可能[39].在发展迅速的纳米医学领域，CeO2纳米材料在组织工程学和靶向药物输送等基础研究中也受到关注.报道称，纳米CeO2可促进细胞的粘附和增殖，改善骨髓间充质干细胞和小鼠心肌干细胞的培养.Pagliari小组的研究也表明，纳米CeO2至少可在7 d内起到保护心脏祖细胞免受H2O2氧化引起的细胞损伤[40].此外，当纳米CeO2上修饰肿瘤标记物转铁蛋白后，可提高药物抗肿瘤治疗的选择性[41-43].3 展望到目前为止，国内外众多学者已经成功地合成了各种形貌的CeO2，对纳米CeO2各种形态的催化性能开展了大量研究，并取得了很多令人满意的结果.但纳米CeO2的制备方法能够转化为工业生产的仍然很少，特别是在某些具有高附加值应用的领域.同时，CeO2各种形貌材料的合成可以扩展到其他稀土氧化物各种形貌的合成，为其他稀土资源潜力新颖的形态合成提供借鉴.所以，从产业的角度来看，加快行业研究成果的推广应用，对于促进经济和科技的发展具有重要意义[44-47].当前研究尚缺乏对CeO2动态生长过程的系统观察和分析，未来的理论与性能研究应重点关注这一领域，相关的突破对于纳米CeO2的制备和应用而言将会产生较大的理论指导和推动作用.铈是稀土家族中丰度最高的元素，为其在环境科学中的广泛应用展示了诱人前景.同时，随着研究与开发的深入，未来CeO2在汽车尾气净化、燃料电池电极制作以及抗氧化生物应用等方面将发挥越来越重要的作用.如何探索和开发纳米结构CeO2的全新、高值化应用，使之真正应用于临床药物等生命科学和生物医学领域，不仅是科学研究的需要,也符合我国稀土应用的发展需求，将成为稀土科学研究和应用技术开发中的一个重点.参考文献:【相关文献】[1] GUO Yanyan， WANG Dianyuan， WANG Fang. 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水热-固相法制备Gd_2Zr_2O_7纳米粒子

水热-固相法制备Gd_2Zr_2O_7纳米粒子张倩;马伟民;马雷;李权;赵翔;陈响【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2013(42)5【摘要】以Gd2O3和ZrOCl2.8H2O为原料,氨水为矿化剂,在200℃和12～30 h的水热条件下合成的前驱体,经固相反应获得Gd2Zr2O7纳米粒子。

用X射线衍射(XRD)、热重差热(TG-DTA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等测试手段分析了样品合成过程的物相变化、产物结构及形貌特征。

结果表明:在n(Gd)∶n(Zr)=1∶1,水热合成温度200℃,pH=11,保温24 h,合成的前驱体经1000℃、2 h煅烧获得分散性好、形貌近球形、粒径约23nm的Gd2Zr2O7纳米粒子。

【总页数】5页(P851-855)【关键词】水热-固相法;Gd2Zr2O7;形貌;粒径【作者】张倩;马伟民;马雷;李权;赵翔;陈响【作者单位】沈阳化工大学材料科学与工程学院,沈阳市先进陶瓷制备技术及应用重点实验室;东北大学材料与冶金学院【正文语种】中文【中图分类】O614.33;TQ422【相关文献】1.固相球磨-水热法制备Mn1.56 Co0.96 Ni0.48 O4纳米粉体及其NTC性能 [J], 马仁君;常爱民;高博;孔雯雯;夏军波2.液固相水热法制备氧化硅纳米线 [J], 米刚;陈平;任楠;张亚红;唐颐3.水热-固相热解法制备不同形貌的四氧化三钴纳米微粉 [J], 张卫民;孙思修;俞海云;宋新宇4.Fe2O3纳米粒子的配位聚合物固相热解制备及其储锂性能 [J], 戚丹丹;张防;江大光;秦德才;张校刚5.ZnS纳米粒子的水热法和溶剂热法制备 [J], 李小兵;田莳;孙玉静;何亮;涂湛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。