低热固相法制备纳米材料
低热固相反应制备无机纳米材料的方法
低热固相反应制备无机纳米材料的方法我折腾了好久低热固相反应制备无机纳米材料这事儿，总算找到点门道。
说实话，刚开始接触的时候，我完全是瞎摸索。
我一开始就按照书上的一些理论直接下手。
比如说原料的选择，我当时也没多考虑，就挑了那些常见的能用于固相反应的原料。
结果呢，反应出来的东西根本就不是我想要的纳米材料的状态。
这才知道，原料的纯度、颗粒大小啥的都很关键。
就好比盖房子，砖头的质量不好，房子能盖好才怪。
我做过的一次尝试是想合成某种金属氧化物的纳米材料。
那我就得选合适的金属盐和氧化剂。
我一开始没注意它们的配比，觉得大概差不多就行。
结果反应进度特别慢，而且产率特别低。
后来我才知道，这配比就像调鸡尾酒，每种成分的比例很重要，多一点少一点可能就味道完全不同，在这个反应里就是产物完全不一样了。
再讲研磨这个步骤。
这可不仅仅是把原料混在一起磨一磨那么简单。
我最开始用普通的研钵，随便磨个几下就开始反应。
结果好多地方反应不完全。
后来我才发现，研磨得要有技巧。
得像揉面团一样，反复地、充分地研磨，要确保原料混合得非常均匀。
像有些超细的粉末，有时候要研磨好长时间呢。
然后就是反应的温度控制。
说是低热，但这个低也是有范围的。
我用过马弗炉来控制温度，一开始设定的温度太低了，反应根本无法有效进行。
等提高了温度到合适的范围后，反应才慢慢开始朝着合成纳米材料的方向发展。
不过我也不敢把温度升得太高，不然就不符合低热的要求了，而且可能会产生一些不需要的副产物。
还有反应时间，这也是我不断试验的一个因素。
有时候我太着急了，反应还没彻底完成就把样品取出来了。
我想这就像炖汤，时间不够汤就不够味。
以后我就老老实实地等足够的时间。
还有一个我不太确定的是反应气氛。
有时候在空气中反应情况不太好，可能需要一些特殊的气氛，就像在保护罩里干活一样，但这个我还没完全搞明白，还得继续试试。
不过我觉得只要前面几个环节做好了，大体上也能合成出合格的无机纳米材料。
固相反应制备纳米氧化锡
基金项目:广西教育厅科研项目资助(桂教科研字2002第316号),广西大学博士启动基金(2001年)作者简介:宋宝玲(1967-),女,广西宾阳人,广西大学讲师,廖森为通讯联系人收稿日期:2003201215固相反应制备纳米氧化锡宋宝玲,廖 森,姜求宇,陈 佳(广西大学化学化工学院,广西,南宁,530004) 摘 要:用室温固相化学反应法制备了氧化锡纳米晶体。
在室温下让含一定量表面活性R 的碳酸氢铵粉末与五水氯化锡粉末按一定的摩尔比混合研磨,得到含有氧化锡前驱体以及可溶性无机盐的混合物。
用水洗去混合物中的可溶性无机盐并干燥后,得到纯的前驱体。
前驱体经高温热裂解得到氧化锡纳米晶体。
经XRD 表征,可知氧化锡为4.2nm 左右的纳米晶体。
关键词:纳米氧化锡;固相反应;均匀设计 中图分类号:TQ 134.32 文献标识码:A 文章编号:167129905(2003)022******* SnO 2由于具有特异的光电性能和气敏特性,被广泛地应用于气敏元件、半导体元件、电极材料及太阳能电池的光学透明薄膜上。
使用均匀的氧化锡纳米粉体不仅可以大大改善材料的物化特性,并且可以改进其制备工艺,提高材料的再生性。
因此,开发氧化锡纳米粒子的制备技术是获得高性能氧化锡基材料的关键[1]。
而SnO 2微粉或超细粉体的制备,报道较多的有低温等离子体法、溅射法、沉淀法、水解法、化学气相沉积法和溶胶——凝胶法等[2]。
近年来发展起来的低热(或室温)固相反应[3],在制备超细粉体材料方面已经得到越来越广泛的应用,这种制备方法具有转化率高、选择性好、工艺简单、能耗低、污染少等优点[4]。
过渡金属的碳酸盐或者碱式碳酸盐易于热裂解并得到相应的纳米氧化物[5],故过渡金属的碳酸盐或者碱式碳酸盐是制备纳米氧化物的优良前驱体。
利用室温固相反应制备碳酸盐或者碱式碳酸盐前驱体,进而制备纳米氧化锡的方法在国内未见相关的报道。
因此本文选用该法,通过让含结晶水的五水氯化锡与含有非离子型表面活性剂R 的碳酸氢铵进行室温固相反应,得到含有前驱体的反应混合物,水洗去混合物中可溶性的无机盐后得纯净的前驱体,前驱体干燥后,经马福炉热裂解得到纳米氧化锡。
低热固相反应制备无机纳米材料的方法
’(#!%." 去离子水洗涤得到纯净产物 " 在空气中干 燥 " 得到纳米 粒 子 " 如 果 于 真 空 条 件 下 干 燥 ! ) " 则 可得到图 ; 所示空心纳米椭球 ! 从图中可以看出 " 此 空心纳米椭球外形较为规则 " 球的直径约为 ."<=" (A! 图中的 %腰果型 &球可以看出为两个空心球体的
I5JK;
图; 直接反应法制备所得 ’(#!%. 空心纳米球的
CFGH4 相片
物 " 再通过煅烧等手段氧化得到目标产物的方法 ! 通 过氧化法可以制备那些在低热固相反应中动力学稳 定的还原性产物 " 再通过煅烧即可氧化得到需要制 备的热力学稳定的产物 ! 如 $ 将 &(#B! ) !C!% 和适量
!
学方法 !物理方法采用光 "电技术使材料在真空或惰 性气氛环境下蒸发 # 然后使原子或分子结合形成纳 米颗粒 ! 常用的方法有 $ 蒸发冷凝法 "激光聚集原子 沉积法 "机械球磨法等等 !但物理方法通常需要很高 的制备条件 # 且所用仪器贵重并消耗大量能源 #因此 并不是好的选择 89.:! 化学方法大体可分为 $ 气相法 " 液相法 "固相法三大类 #每一类方法都有许多不同的 制备手段854;:! 相比于气相法和液相法 #固相法是较晚 发展的一类方法 # 但却因为其具有操作简单 " 成本 低 "污染小 "适合规模生产等优点而被接纳 ! 传统固相反应通常是指高温固相反应 8"46:# 但高 温固相反应只限于制备那些热力学稳定的化合物 # 而对于低热条件下稳定的介稳态化合物或动力学上 稳定的化合物不适于采用高温合成 8&4<:! 将固相反应 法应用到无机纳米材料的制备上 # 则更需要降低反 应温度 ! 首先 #产物粒子在高温下会很快的团聚 "生 长 #因此高温固相反应所得产物通常在微米级以上 # 很难得到纳米级产物 % 其次 # 纳米材料多是在动力学 上稳定或低热条件下稳定的介稳态化合物 ! 为寻求 更多材料的需要 #人们在降低反应温度 " 提高固态反 应速度等方面做了大量工作 # 发展了一些新的合成
低热固相法合成系列纳米二元磷酸盐及其性能研究的开题报告
低热固相法合成系列纳米二元磷酸盐及其性能研究
的开题报告
一、研究背景
二元磷酸盐作为一种重要的无机功能材料，具有广泛的应用前景。
近年来，由于其在能量存储、催化以及生物医学等领域的广泛应用，二元磷酸盐的研究和应用受到了越来越多的关注。
而纳米二元磷酸盐由于其较大的比表面积、较小的晶粒尺寸以及优异的磁性和光学性质等独特的性质，具有更广泛的应用潜力。
因此，纳米二元磷酸盐的研究和应用成为近年来的一个热点。
低热固相法是一种常见的制备纳米材料的方法，相比其他制备方法具有工艺简单、反应条件温和、产物纯度高等优点。
因此，本研究将采用低热固相法合成系列纳米二元磷酸盐。
二、研究目的
1. 合成系列纳米二元磷酸盐：采用低热固相法合成系列纳米二元磷酸盐，并对产物进行表征；
2. 研究产物的物理化学性质：通过XRD、TEM、BET等手段对产物的晶体结构、形貌、比表面积等进行表征；
3. 考察产物的性能：研究产物在能量存储、催化和生物医学等方面的应用性能。
三、研究内容
本研究将包括以下内容：
1. 采用低热固相法制备系列纳米二元磷酸盐，并对产物进行表征；
2. 系统研究产物的物理化学性质，包括晶体结构、形貌、比表面积等；
3. 测试产物的能量存储、催化和生物医学等方面的应用性能；
4. 探讨产物的性质与结构之间的关系，并寻找可优化产物性能的改进方案。
四、研究意义
本研究的结果有望为纳米二元磷酸盐的制备和应用提供重要的理论基础和实验依据，具有一定的理论和实践意义。
同时，本研究将对新型二元磷酸盐的合成及其应用开发具有指导意义，有利于推动新型无机功能材料的发展和应用。
低维纳米材料的低热固相法合成与表征的开题报告
低维纳米材料的低热固相法合成与表征的开题报告一、研究背景和意义纳米材料在许多领域都有着广泛的应用，例如：生物医药、能源存储、电化学催化等等。
其中，低维纳米材料（如：纳米线、纳米片、纳米棒、纳米管等）由于其具有较大的比表面积和低维度的特性，使其在某些应用中表现出卓越的性能。
本课题的研究对象是低维纳米材料的合成与表征。
为了制备高质量的低维纳米材料，需要选择合适的合成方法和表征手段。
本研究将重点探究低热固相法合成低维纳米材料的相关问题，并结合SEM、TEM等手段进行表征。
二、研究内容和技术路线本研究将围绕低热固相法合成低维纳米材料的相关问题展开：1. 材料选择与合成方法确定选择适合低热固相法制备的材料，通过系统的文献调研和实验优化，确定最佳的合成方法。
2. 合成反应的机理研究通过分析反应条件（如：温度、反应时间等）的变化，研究反应的机理。
同时，结合X射线衍射等手段确定合成产物的相结构。
3. 纳米材料的表征使用各种表征手段对合成的纳米材料进行表征，包括SEM、TEM、X 射线衍射、红外光谱等。
通过分析表征结果，确定材料的物理、化学性质以及结构。
4. 性能测试对所合成的低维纳米材料进行性能测试，如电化学储能性能测定、催化性能测试等，以验证其在应用中的潜力。
三、预期结果和意义本研究将提供一种有效地制备低维纳米材料的方法，并深入探究其物理、化学性质及结构等方面。
同时，针对特定的应用领域进行性能测试，探索其在生物医药、能源存储、电化学催化等领域的潜在应用价值。
该研究成果对于纳米材料制备及其应用具有重要意义，有望在相关研究领域取得重要的研究进展。
低热固相反应法制备CoFe2O4、ZnFe2O4和Co0.5Zn0.5Fe2O4纳米粉体研究_姜炜
１．１ 原理 采用低热固相反应法来制备纳米铁氧体粒子，
就是在室温下， 首先经过某种反应得到高分散的、易 分解的前驱体， 然后通过前驱体热分解反应制备样 品。本实验中， 将 ＮＨ４ＨＣＯ３ 与各种金属盐发生反应， 生成碱式碳酸盐作为前驱体， 体系的化学反应方程 式分别为：
（ １） ＦｅＣｌ３·６Ｈ２Ｏ＋３ＮＨ４ＨＣＯ３ ＝ Ｆｅ（ＯＨ）３＋３ＮＨ４Ｃｌ＋ ３ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏ
从图 ２（ ２） 的 ＤＳＣ 曲线上可看出， １０３．９５ ℃处有 一明显的吸热峰， 该峰是前驱体分解释放出体系中
（ １） ＣｏＦｅ２Ｏ４
的吸附水、乙醇以及结晶水所导致。在 ２５８．１１ ℃和 ４７０．４６ ℃处分别出现了放热峰， 这是由于前驱体先 发生分 解 生 成 氧 化 物 ， 而 后 又 相 变 复 合 成 ＺｎＦｅ２Ｏ４ 所引起的。在 ５９８ ℃有一个微弱的放热峰， 可能是由 于前驱体相变的综合热效应所引起的。从该图的 ＴＧ 曲线上可看出， ５８０ ℃时前驱体已基本分解完全， 实 际失重为 ３１．４１ ％， 与理论失重（ ３２．１６ ％） 基本一致。 所以， ＺｎＦｅ２Ｏ４ 样品前驱体的分解温度也为 ６００ ℃。
图 ２ 为 １＃、２＃ 和 ３＃ 样品前驱体的 ＴＧ－ ＤＳＣ 分 析曲线。从图 ２（ １） 的 ＤＳＣ 曲线上可知， 在 １２９．７２ ℃ 处有一明显的吸热峰， 是失去体系中的吸附水、乙醇 及结晶水所引起。在 ３１２．７５ ℃和 ４７８．０１ ℃处有两个 放热峰， 这是由于前驱体先 分 解 后 相 变 成 ＣｏＦｅ２Ｏ４ 所致。由 ＴＧ 曲线可看出， ６００ ℃时前驱体已基本分 解完全， 实际失重 ２２．６４ ％， 与理论失重（ ２６．４４ ％） 基 本一致。由此可见 ＣｏＦｅ２Ｏ４ 样品前驱体的分解温度 为 ６００ ℃左右。
低温固相反应法合成ZnO纳米晶体
低温固相反应机理 固相反应经历四个阶段
扩散
反应
成核
生长
低温固相反应机理
在低热条件下，上述四个步骤都有可能是反应速率的决 定步骤。
高温固相反应中反应速率较快，但低热固相反应中“反 应”阶段也可以成为控制步骤。
固相反应控速步骤的特征：反应体系的XRD衍射图与反 应时间的关系
低热固相化学反应的特有规律
图1，1～5号样品的XRD 分析图
另外，随着水浴温度从40 ℃增加到 50 ℃，其样品的XRD衍射峰的强度明 显增强，但在超过50 ℃后样品的结晶 性随温度的增大不是很明显。
1-5号样品的SEM分析图
由图，样品均呈类球型，1号样品平均直径 为30 nm，存在一定的团聚。相对1 号样 品，2号样品的直径变化不大，分散性变得相对好。 相对2 号样品，3、4号样品的颗粒尺寸相对较为 均匀，直径减小，平均直径在15nm 左右。5 号 样品的平均直径增大，在30 nm 左右。
d、嵌入反应： 具有层状或夹层状结构的固体，层与层之间具有足以让其它原子或分子嵌 入的距离，如石墨、MoS2、TiS2等都可以发生嵌入反应，生成嵌入化合 物。溶液化学中不存在嵌入反应：固体的层状结构只有在固体存在时才拥 有，一旦固体溶解在溶剂中，层状结构不复存在。
合成方法具体介绍
材料： 乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O与草酸H2C2O4·2H2O 为分析纯，实验 用水 为去离子水。
样品的PL 光谱分析
4号样品的PL 光谱分析
4 号样品的PL 光谱图如图。激发 波长为340 nm，发射光谱为宽 带谱，可认为是峰值分别处于 390，462 和519 nm 谱带的高 斯叠加。处于紫外波段的390 nm 发射是由于自由激子的复合 发光，462 nm 蓝光发射是由于 其固有缺陷( 如O和Zn 间隙) 引 起的发光， 519nm 的发光是由 于单电离氧空位引起。
低热固相反应制备Ni0.6Cu0.2Zn0.2Fe2O4纳米晶铁氧体
动Ｊ ， ｌ 生后 将温 度升 至 １０ ｏ 再 干燥 ２ｈ 得 到蓬 松 的红 棕色 干凝 胶 。将 干 凝胶 于 马 福炉 中在 ３ ０ｏ 分 ２ Ｃ ， ５ Ｃ下 解 １ｈ后 ， 于 ７０或 ９ ０ｏ 再 ０ ０ Ｃ恒温 焙烧 ２ｈ 即得产 物 。 ，
１ ２ 样 品的 表征 ．
．
．
．
杨项 军 马 志刚 韦群 燕 黄 章杰 陈 景
（ 云南大学化学科学 与工程学 院 摘 要 昆明 ６０ ９ ） ５ ０ １
用低热固相反 应合成 了纳米 Ｎｎ ｕ Ｉ Ｆ ： 晶石型 铁氧体 ， ｉ 。 ｚｌ ｅＯ 尖 ｃ ０ 并应 用 ｆ ．Ｉ Ｄ Ａ Ｔ Ｘ Ｄ、 Ｔ Ｒ、 Ｔ ・Ｇ、 Ｒ ｒ
维普资讯 http://wwwБайду номын сангаас
第２ ４卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
应 用 化 学
ＣＨＩ Ｓ ＯＵＲＮ Ｐ Ｉ ＨＥＭＩＴ Ｙ ＮＥ Ｅ Ｊ ＡＬ ＯＦ ＡＰ ＬＥＤ Ｃ ＳＲ
Ｖｏ１２ ． ． ４ Ｎｏ ２ Ｆｅ ２ ｏ７ ｂ． ０
低 热 固 相 反 应 制 备 Ｎ ０ Ｃｕｏ２ Ｚｎｏ２ ｅ Ｏ４ 米 晶 铁 氧 体 ｉ６ Ｆ２ 纳
Ｔ Ｍ 以及 Ｓ Ｍ 等测试 技术 对低 热固相反应过程和样品进行 了研 究。ｆ ． Ｅ Ｅ ＴＩ ｒ Ｒ分析表 明 ， 摩尔 比为 １１的金属 将 ：
硝 酸 盐 与 柠 檬 酸 研 磨 ３ ｉ 够 发 生 低 热 固 相 反 应 ， 成 具 有 单 齿 配 位 的金 属 柠 檬 酸 配合 物 ； ０ｍ ｎ能 生 当形 成 干 凝 胶
层状磷酸锆纳米晶的低热固相合成及表征
层状磷酸锆纳米晶的低热固相合成及表征Ξ吴文伟3,赖水彬,廖 森,吴学航,侯生益(广西大学化学化工学院,广西南宁530004)摘要:以Z rOCl2・8H2O和(NH4)3PO4・3H2O为原料,先在室温下研磨反应混合物使其进行固相反应,然后将其在80℃下密封保温96h,接着用水洗去混合物中的可溶性无机盐后于80℃下烘干,即得磷酸锆纳米晶产品。
采用TG/DT A,IR,XRD和TE M对产品及其热解产品进行表征。
结果表明,80℃下保温3h得到结晶良好、空间群为P21/c(14)、平均粒径约为23nm的Z r(HPO4)2・H2O,其晶体结构稳定的温度可高达450℃。
在900℃下煅烧Z r(HPO4)2・H2O则得到结晶良好、空间群为Pa23(205)、平均粒径约为31nm的Z rP2O7晶体。
关键词:磷酸锆;纳米晶;低热固相合成;表征中图分类号:TG13 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2007)06-0798-04 在目前各种重要的无机材料中,层状多价金属磷酸盐占据了特别重要的地位。
这是由于具有层状结构的多价金属磷酸盐是一类有应用前景的高选择性离子交换剂、高效酸催化剂、质子导体和新功能材料[1～4]。
其中,磷酸锆是一种四价金属磷酸盐,它的合成及应用一直深受人们的关注。
磷酸锆有两种基本形式,即α2和γ2磷酸锆,分别以Z r(HPO4)2・H2O(α2Z rP)和Z r(PO4)(H2PO4)・2H2O(γ2Z rP)表示。
这些化合物首先由Clear field等[5]通过回流法制得;后来,Benbam za等[6]采用溶胶2凝胶法制得了α2Z rP 晶体;Alberti[7]采用直接沉淀法(或称为氟配合物法)制得了结晶度高的α2Z rP;T arafdar等[8]采用碳酸锆配合物、磷酸氢二铵为原料,在溴化十四烷基三甲铵(TT Br)表面活性剂存在下的碱性介质中用直接沉淀法则制得了球形中等层间距磷酸锆。
低热固相反应表面活性剂模板法制备纳米硒_王润霞
低热固相反应表面活性剂模板法制备纳米硒王润霞1,2,张胜义1(1.安徽大学化学化工学院,安徽合肥 230039;2.安徽医学高等专科学校,安徽合肥 230061)摘 要:以几种表面活性剂为软模板,用亚硫酸钠作还原剂还原二氧化硒,利用低热固相反应技术制备了多种形貌的纳米硒。
研究了表面活性剂种类、用量对反应及产物形貌的影响,并采用透射电镜、X 射线衍射对产物进行了表征。
关键词:纳米硒;表面活性剂;低热固相反应中图分类号:TQ125.2 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2005)01-0077-04纳米硒具有纳米材料的一般物理、化学通性,可以用于光电子器件、颜料制造等领域。
同时,纳米硒具有高安全性及高生物活性的特点,是一种很好的免疫调节剂和抗氧化剂,具有防病抗病、延缓衰老等效用[1]。
由于纳米硒在材料学领域和医学领域具有巨大的应用前景,纳米硒的合成与研究已引起国内外学者的广泛兴趣。
目前对于纳米硒的研究主要是对纳米硒制备技术及形貌的研究。
文献中已报道的纳米硒合成方法有表面活性剂法[2]、微乳液法[3]、蛋白质模板法[4]、聚合物模板法[5]等。
本文分别以表面活性剂羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮为软模板,以亚硫酸钠为还原剂还原二氧化硒,采用低热固相反应的方法制备出了球型、棒状纳米硒。
该法具有低污染、低能耗、简单易行等优点[6]。
1 实验部分1.1 试 剂二氧化硒SeO 2(A .R ),亚硫酸钠Na 2SO 3(A .R ),聚乙烯吡咯烷酮(PVP )(A .R ),十二烷基硫酸钠(SDS )(A .R ),羧甲基纤维素钠(C MC ),无水乙醇(A .R ),实验用水为蒸馏水。
1.2 仪 器JE M -100SX 型透射电子显微镜,Y -4Q 型X -射线粉末衍射仪,KQ3200型超声波清洗器,TGL -16B 高速台式离心机。
1.3 制备方法将0.166g SeO 2与0.126g Na 2SO 3(物质的量之比为3∶2)混合,同时将一定量的表面活性剂放入玛瑙研钵中,在室温条件下混合均匀后研磨。
固相法制备纳米微粒
对于由固相反应合成的化合物，原料的烧结和颗粒 生长均使原料的反应性降低，并且导致扩散距离增 加和接触点密度的减少，所以应尽量抑制烧结和颗 粒生长。使组分原料间紧密接触对进行反应有利， 因此应降低原料粒径并充分混合。此时出现的问题 是颗粒团聚，由于团聚，即使一次颗粒的粒径小也 变得不均匀。特别是颗粒小的情况下，由于表面状 态往往粉碎也难于分离，此时若采用恰当的溶剂使 之分散开来的方法是至关重要的。
固相法制备纳米微粒
1.2 草酸盐的分类
通常按周期表对草酸盐进行分类。几乎所有金属元 素都有它的草酸盐，有单盐也有复盐。碱金属草酸 盐（M2C2O4）可溶于水，仅有Li盐和Na盐难溶于水。 对于碱土金属的草酸盐（MC2O4）,除了 BeC2O4·3H2O（24.8g/100g水）以外在水中不溶解。 草酸盐的溶度积为10-4～10-30左右，二价金属盐的 情况为10-5～10-25，但是，这些金属盐的大部分在 酸中形成络和物而溶解。草酸盐的金属原子价有一 价（K2C2O4）、二价（CaC2O4）、三价 ［SC2(C2O4)3］和四价U(C2O4)2,没有五价以上的。 也有取作像TiO(C2O4)·2H2O那样的草酸盐。
固相法制备纳米微粒
1.3 草酸盐的热分解
草酸盐的热分解基本上按下面的两种机理进行，究 竟以哪一种进行要根据草酸盐的金属元素在高温下 是否存在稳定的碳酸盐而定。对于两价金属的情况 如下。 机理Ⅰ： MC2O4·nH2O -H2O MC2O4 -CO2,-CO MO或M 机理Ⅱ： MC2O4·nH2O -H2O MC2O4 -CO MCO3 - CO2 MO 因ⅠA族、ⅡA族（除Be和Mg外）和ⅢA族中的元素 存在稳定的碳酸盐、可以按机理Ⅱ（ⅠA元素不能 进除行此到 以外MO的，金因属未草到酸M盐O都时以M机CO理3就Ⅰ融进熔行了。）再进者行，，从 热力学上可以预期到，对于机理Ⅰ的情况，或者生 成金属，或者生成氧化物。
低热固相反应制备纳米铈镍铁氧体粉末
（． 南 科 技 大学 丰料 科学 与 工 程 系 ，四 川 绵 阳 ５ １ ０ ；． 疆 大 学 化 学 系 ， 疆 乌 鲁 术 齐 ８ ０ ４ ） １西 于 ２（ ２ ２ 新 ￣ 新 ３０ ６
摘 要： 采用 Ｃ （ Ｏ ｅ Ｎ ・６ Ｏ Ｎ Ｓ ・６ ］ Ｆ Ｃ ￣・ Ｈ。 、 ｉＯ Ｈ （、 ｅ Ｉ ２ ２ 复 台草 酸 盐 的 制 备 ．
在室 温 （５ ２ ＂ 条 件 下 ， Ｃ （ Ｏ ） ・６ Ｏ， Ｎ Ｓ ￣ 一 Ｃ） 把 ｅ Ｎ ， Ｈ。 ｉＯ ６ Ｆ Ｃ ・３ ２ 和 Ｈ２ ２ ．・２ Ｏ 混 匀 后 ， 行 匀 速 研 Ｈ Ｏ， ｅ Ｉ Ｈ Ｏ Ｏ ｃ Ｈｚ 进 磨 ＝在 研 磨 过 程 中反 应 体 系 产 生 白 烟 并 带 有 刺 激 的 Ｈ １ ， Ｃ 昧 同 时各 反 应 物 质 释 放 出结 晶术 ， 使 反 应 体 系逐 步变 成稠 状 ｝ 后 致 最 体 系 呈 现 黄绿 色 。此 时在 反 应 体 系 中 发 生 的 反 应 可 能 有 ：
３ 和 Ｈ！ ］ ２ 为 原料 ， 温 固 辐 反 应 瓤 备 出相 应 的 ＨＯ Ｃ（ ・ Ｈ Ｏ 室 草酸 盏 前 驱 物 ， 前 驱 轴 在 ３ ０ 下 分 解 ３ ， 到 ｃ 将 ８℃ ｈ得 ＮＦ（ ｉ ｅ）
的ｉ 亲黑 色 粉 柬 ， 热 分 析 、 射 线 将 丰 衍 射 、 射 电 镜 ， 描 电 镜 用 ｘ 连 扫
低温固相法制备纳米二氧化锰及电化学性能_杨帆
流充放电和交流阻抗技术测试材料的电化学性能。研究结果表明，二价锰源的阴离子对产物的微观结构和电化学性能
均会产生一定影响。其中，由硫酸锰和氯化锰分别与高锰酸钾反应制备的无定形 ＭｎＯ２ 电极材料比电容较高，而由乙酸 锰和高锰酸钾反应制备出的 γ－ＭｎＯ２ 电极材料具有良好的循环稳定性能，循环 ８００ 次后，电容保持率可高达 ９５％。 关键词：固相法；二氧化锰；电容器
−0 . 0 1 0
与循环次数曲线。从图 ６ 可见，相比于样品 Ａ 与样品 Ｂ，样品
−0 . 0 1 5 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 V/ V ( vs .S C E )
然而二氧化锰材料的实际比容量偏低自身电子导电性较低难以大电流下充放且在充放电过程中二氧化锰溶解而流失这些均是二氧化锰应用于电极材料需考虑的问题811二氧化锰材料与电解液的接触情况会影响其电化学反应活性位的多少而在实验制备过程中由于纳米颗粒容易聚集而降低材料的孔隙率从而影响二氧化锰的电化学性能
研究与设计
J/(A cm− )
0.010 0.005 0.000
见，样品 Ａ 与样品 Ｂ 在低频区的斜率较大，电解液对电极的浸 润性较好，易形成双电层，表现出理想的电容特征。而样品 Ｃ 在低频区的斜率较小，形成双电层的速度较慢，电极的浸润性 较差。
−0 . 0 0 5
图 ６ 是各 ＭｎＯ２ 电极在 １ Ａ／ｇ 电流密度下的电容保持率
图 ４ 是各二氧化锰电极在 １ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２ＳＯ４ 电解液中 ０．２５ Ａ／ｇ 电流密度下的恒流充放电曲线。从图 ４ 可见，各样品的充
２０１４．１１ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．11
２０２０
Á0.020
研究与设计
等。低频部分的直线斜率可表征电荷在电极材料表面形成双
低热固相合成MnO2汇总
方案二：
按摩尔比为1∶4分别准确称取已经充分研细的MnCl2·3 Ｈ2O和ＮaOＨ置于玛瑙研钵中,再加入6ｍＬ聚乙二醇 400,细细混研10ｍｉｎ左右,再加入适量已充分研细的 (ＮＨ4)2Ｓ2Ｏ8,充分混研。体系吸湿逐渐变为深褐色, 反应进行到颜色变化不再明显为止。将研磨后的样品置 于90℃水浴中恒温数小时,以使反应更加完全。固相产 物经抽滤洗涤后于105℃烘干。将烘干的样品置于
实验原理： 2KMnO4+3Mn(CH3COO)2·4H2O=5MnO2+2CH 3COOK十10H2O
实验过程
按摩尔比为2:3分别准确称取已经充分研细的 Mn(CH3COO)2·4Ｈ2O和KMnO4置于玛瑙研钵中,在加入 适量已充分研细的氢氧化钠，混研几分钟，再加入6 ｍＬ聚乙二醇400,细细混研10ｍｉｎ左右,反应进行 到颜色变化不再明显为止。将研磨后的样品置于 90℃水浴中恒温数小时,以使反应更加完全。固相产 物经抽滤洗涤后于105℃烘干。将烘干的样品置于
方案一：
将KMnO4分别Mn(OAC)2·4H20按2:3摩尔比例于 玛瑙研钵中混合,充分研磨30min后置于80℃的恒 温水浴中恒温10h,经300℃锻烧热处理3小时和 60℃、2mol/LH2SO4硫酸溶液中酸处理2h,将产物 用离子水洗涤,再移至炼烘箱中在100℃下干燥至 恒重,制得纳米MnO2晶体。
2mol.L-1的Ｈ2ＳＯ4介质中,90℃酸化处理2ｈ,反复抽滤
洗涤至滤液呈中性们的思路
首先是反应物的选择：本实验采用的是低热固相合成氧化法
制备产物，还原剂，我们产考文献可以选择MnCl2.H2O，
Mn(OAC)2.4H2O,氧化剂，我们选择的是KMnO4,其摩尔比 为3:2
温度：因为反应物都是固相，因此在一定的温度下有助于加快反 应进行，所以研磨反应后，在恒温水浴数小时，让其充分反应， 水浴温度我们设为90oC，最后样品在烘干的时候，在马弗炉中， 我们设定了四个温度，90oC,95oC,100oC105oC,来验证温度对最 后纳米晶型的影响，因为要得到一维纳米二氧化锰，所以温度不 要太高，防止其团聚
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液 相 法
固 相 法
纯度高、粒度可控等， 工艺复杂、产率较低， 污染、规模生产受限。
无化学平衡 无需溶剂 一步反应
由于具有操作简单、成本低、污染小、适合规模 生产等优点有望在工业实际生产中得以应用。
什么是低热固相反应
<100 ℃，低热固相反应
简化工艺，降低成 本，解决产物不纯 易团聚，回收困难。 低热下，便于对于介稳态化 合物（热力学）和动力学稳 态化合物--纳米材料
固相反应
100-600 ℃ ，中热固相反应
较高温度下，产物粒子容 易团聚生长，微米量级， 限于制备粒径较大的热力 学稳定的化合物。
低热固相反应
>600 ℃，高热固相反应 （传统固相化学）
定义： 在固相反应中，我们把温度低于100℃ 固体物质直接参与的反应称为低热固相反应。。
低热固相反应的特有规律
潜伏期
不同 温度 进行 热处 理
它的 优点 体现 在哪 里？ YAG纳米粉体
2θ/º 不同温度热处理3小时获得YAG的XRD图谱
煅烧 1100℃保温 3 小时所获 YAG 粉末的 SEM 照片×100 000
煅烧不同温度保温 3 小时所获 YAG 粉末的 TEM 照片 (a) 800℃×3h 获得 YAG 的 TEM, (b) 1100℃×3h 获得 YAG 的 TEM
反应机理
关于低热固相反应的反应机理目前还不算很成熟，研究者们建立的理论模型很多， 其中较为成熟可靠的为忻新泉、景苏等[1]人指出的：扩散-反应-成核-生长的机理。 反应 扩散 C（无定型） 成核 C（核） 生长 C（晶体）
A(s)+B(s)
AB 反应 中间体
[1]景苏，忻新泉；低热固相合成反应的机理研究[A];中国化学会第二届全国物 理无机化学学术会议[C]；2003
其它纳米粒子合成
Keyan Bao等通过低温固相合成高晶态菱方BN三角形纳米微晶。相比较而言，优点 是合成过程不添加任何催化剂或模板，避免了利用高温高压的设备要求，简化了工艺 提高了纯度。
(a)总体FESEM照片，(b)显示厚度的FESEM照片，(c)TEM照片
材料的制备方法
低热固相法
绿 色 化 学
无化学平 衡
化学拓扑
分步反应
嵌入反应
Tn
ΔG<0
新化合物的 特途径
无化学平衡 的利用
No湿化学 层状固体嵌 入化合物
低热固相合成分类
直接反应法
混合，研磨，洗 涤，分离
低热固相法
氧化法
先还原，再通过 热处理等方式进 行氧化
前驱体法
先得目标产物的前 驱体，再通过煅烧 等手段是前驱体分 解，得到目标产物
机理实验
（NH4）6Mo7O24•4H2O P2O5 (NH4)3PMo12O40•4H2O
20℃ 开始 扩 散 30 min 反 应 80℃ for 24h 成核 生 长 85℃ for 48h 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 μm 级团聚体 产物分子团 聚成nm级
低热固相法制备纳米材料
目录
1 2
纳米材料用途广泛及制备方法简单比较
什么是低热固相法
3
4 5
分类及特有规律
机理实验
应用实例
6
对我们的指导意义
应用广泛
太阳能电池、光催 化等新能源材料
汽车产业
纳米材料
信息材料 生物医学材料
纳米材料
物理方法
化学方法
气 相 法 蒸发冷凝法、激光聚 集原子沉积法等，由 于对设备要求高，能 量消耗大，非理想选 择。
脱落，继续 反应。
2θ
（NH4）6Mo7O24•4H2O和P2O5的固相反应
纳米材料制备实例
六水合硝酸钇 四水合碱式乙酸铝 柠檬酸 分别研磨 30min Al:Y摩尔比为5:3 柠檬酸与六水合硝 酸钇以1：1的比例 玛瑙研钵 中室温研 磨30min 置于干燥箱 80℃干燥至恒 重，得到白色 疏松泡沫状前 驱体
合 成 有 机 化 合 物
合 成 固 配 化 合 物
合 成 功 能 材 料
合 成 新 的 多 酸 化 合 物
合 成 原 子 簇 化 合 物
指导意义：
利用低热固相法合成太阳能电池的光阳极材料以及量子点敏化剂。
Thanks