千层饼状Cd(OH)2微米结构的合成与表征

以羰基修饰的聚丙烯酰胺(缩写为PAM-COOH)作为形貌控制剂, 采用水相法合成了千层饼状Cd(OH)₂微米结构. 产物结构与形貌用X射线衍射仪(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射仪(SAED)进行了表征. 研究了不同实验条件(PAM-COOH的浓度、反应物浓度、反应温度和反应时间等)对产物形貌与尺寸的影响. 讨论了PAM-COOH作用下Cd(OH)₂千层饼可能的形成机理. 结果表明, Cd(OH)₂千层饼尺寸约1μm, 每个千层饼由尺寸约为35nm的Cd(OH)₂单晶薄片组成. 反应物浓度、反应温度对Cd(OH)₂尺寸与形貌都有一定的影响, 但起关键作用的是PAM-COOH. 在350℃煅烧Cd(OH)₂ 3h, 得到立方结构千层饼状CdO微米材料.     

铅羟基磷灰石的形成与稳定性

铅羟基磷灰石等矿物是磷酸盐稳定垃圾焚烧飞灰体系后形成的含铅磷酸盐新矿物相. 实验研究了PO₄^3-与不同摩尔比的铅离子（X_Pb）之间化学反应形成不同磷酸盐新相的控制条件,并对产物的晶体结构、形貌、热稳定性及化学稳定性进行了探讨. 结果表明,pH为10的条件下,随着XPb的增加,合成产物依次为Ca₈Pb₂(PO₄)₆(OH)₂,Ca_5.5Pb_4.5(PO₄)₆(OH)₂,Ca_2.12Pb_2.22(PO₄)₃(OH)_0.67,Ca₂Pb₈(PO₄)₆(OH)₂和Pb₁₀(PO₄)₆(OH)₂;产物亦由棒状聚合体向颗粒状集合体、块状集合体转变. 而且产物在400℃以下均可稳定存在;产物中铅的TCLP浸出浓度随着浸取液pH的升高而逐渐降低,且当X_Pb=0.1~0.7时,产物均具有良好的化学稳定性,当X_Pb增大到一定程度时,其化学稳定性则逐渐降低.     

含镉羟基磷灰石的形成及其稳定性

采用液相共沉淀方法合成了不同镉摩尔含量X_Cd(即: Cd/(Ca+Cd))的镉羟基磷灰石. 通过XRD, FT-IR, FE-SEM, TG-DTG-DSC-MS和TCLP对产物的组成、形貌、热稳定性及化学稳定性进行了探讨. 结果表明, 随着X_Cd的增加, Cd²⁺进入到羟基磷灰石的晶格中依次形成Ca_3.9(Ca_4.7Cd_0.7)(PO₄)₆(OH)_1.8, Ca_3.8(Ca_4.1Cd_0.73)(PO₄_₆(OH)_1.8, Ca_3.6(Ca_4.5Cd_0.76)(PO₄)₆(OH)_1.6和Cd₅(PO₄)₃OH; 这些产物在500℃以下均可稳定存在, 且热稳定性随着X_Cd的增加明显提高; 毒性浸出结果显示, Cd²⁺能够进入到羟基磷灰石的晶格中, 但产物的化学稳定性不高.     

α-Ni(OH)2/SiO2核壳以及α-Ni(OH)2空心微球的制备及表征

采用以正硅酸乙酯(TEOS)水解为基础的硅溶胶种子生长法制备了粒径约为270nm的近单分散二氧化硅球型颗粒.采用一种新的溶液生长法,以氢氟酸作为溶液中镍离子配位剂,加入氨水调节溶液pH值的同时作为镍离子补充配位剂,60℃水浴条件下在已制得SiO2微球表面均匀包覆α-Ni(OH)₂得到Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构,Ni(OH)₂壳层厚度约为35nm.结合多步包覆法提高Ni(OH)₂壳层厚度,三次包覆后壳层厚度达到约100nm,四次包覆后约为140nm.采用20wt％的强碱NaOH溶液对三次包覆后的Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构进行处理,得到了壳层厚度约为95nm的α-Ni(OH)₂空心微球.空心微球具有较大的比表面积为141.06m²/g.     

溶液pH对液相沉积氢氧化镍薄膜的影响

采用液相沉积法在不同pH值溶液中制备了多孔氢氧化镍(Ni(OH)₂)薄膜. 当溶液pH值在7.5～8.8之间变化时, 能在基片上形成均匀连续的由Ni(OH)₂纳米棒搭接组成的多孔薄膜, 主要晶型为β-Ni(OH)₂. 溶液pH值的微小变化会引起薄膜中棒状Ni(OH)₂尺寸的显著改变: 当pH=7.5时, Ni(OH)₂纳米棒的长度约为80nm, 直径约为50nm; 当pH=7.8时, Ni(OH)₂纳米棒的长度增大到180nm, 直径约为60nm; 当pH=8.0时, Ni(OH)₂纳米棒的长度显著增大约为300nm, 直径约为70nm. 然而, 当pH=8.3时, Ni(OH)₂纳米棒的长度减小约为230nm, 直径约为80nm; 当pH=8.8时, 纳米棒长度迅速减小约为110nm, 直径减小约为55nm. 结合Ni(OH)₂成核、生长过程和β-Ni(OH)₂晶体结构特点讨论了溶液pH值对Ni(OH)₂薄膜微观形态的影响机制.     

MnOOH纳米棒的低温水热合成

以KMnO₄ 和N₄ (CH₂)₆为主要原料, 在130℃反应16h, 水热法制备了MnOOH纳米棒, 并利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征. 探索了KMnO₄ 和N₄ (CH₂)₆间的摩尔比以及反应温度对合成产物的影响. 实验结果表明:产物为具有单斜结构的MnOOH纯相, 形貌为棒状, 呈现单晶特性.     

水热合成与热分解法制备氧化铝纳米棒

以氢氧化铝和氢氧化锂为原料, 在120℃反应10～17d的水热条件下, 制备出Al(OH)₃·xH₂O前驱物. 此前驱物经400℃热分解1h, 得到了Al₂O₃纳米棒. 通过TEM、HRTEM、SAED和XRD等分析手段对产物进行了表征, 并以TGA分析Al(OH)₃·xH₂O前驱物受热分解时的热力学行为. 实验结果发现: 产物形貌为棒状, 呈现单晶特性. 纳米棒的成长符合Ostwald熟化与方向附着机制. 同时发现了碱液对纳米棒的形成有很大的影响, 以5mol/L KOH碱液取代原来的LiOH碱液时, 出现更细小形貌的纳米线, 尺寸为φ2nm×(10～25)nm.     

离子交换法制备钛酸钾纳米纤维及其表征

采用离子交换法, 即以KOH溶液与钛酸纳米管(H₂Ti₂O₄(OH)₂)反应, 制备了钛酸钾纳米纤维. 透射电镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)结果表明, 经过离子交换, 形貌由纳米管变为纳米纤维, 晶体结构亦发生改变. 利用原子吸收分光光度法, 比色法和X射线光电子能谱(XPS)对离子交换产物的Ti, K元素的原子比和化学价态进行分析, 结果表明, 离子交换产物的经验式为: K_1.34H_0.66Ti₂O₄(OH)₂与H₂Ti₂O₄(OH)₂纳米管相比, 钛酸钾纳米纤维的热稳定性较好, 700℃以上的热处理才使其晶型发生改变, 出现单斜型的K₂Ti₄O₉. 高温处理导致钛酸钾纳米纤维的直径增加, 但仍保持较大长径比. 该材料的BET比表面积为104m²·g^-1.     

液相法合成针状镁铝水滑石纳米晶的研究

研究了合成条件(原料种类、加料次序、NaOH浓度和合成温度)对液相法制备镁铝水滑石试样的相组成的影响.以MgCl₂为镁源、NaAlO₂为铝源、NaCO₃和NaOH为沉淀剂,在常压下采用液相法制备了长度约100nm、直径约10nm的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃-4H₂O针状纳米晶体.并且发现:可溶性原料的选取、最后加入MgC_l2的加料次序、>45℃的合成温度和保证反应溶液的pH>12,是瞬间生成镁铝水滑石纳米晶的充分必要条件.提出镁铝水滑石纳米晶核形成的过程是:均匀分布于溶液中的Al₁₃(OH)₃₂⁷⁺迅速吸附于带羟基OH-的无定型态的Mg(OH)₂表面,并进行Al³⁺扩散,为平衡电价,CO₃^2-也扩散进入Mg(OH)₂,从而在瞬间完成镁铝水滑石晶核的形成.     

铝合金表面氧化锆等离子体电解氧化涂层的制备及形成机理研究

采用等离子体电解氧化方法在铝合金表面制备了氧化锆涂层,电解液为包含Zr(OH)₄颗粒的碱性溶液. 涂层的组成、结构通过XRD、EPMA进行了研究. 结果显示,涂层主要由t-ZrO₂、m-ZrO₂、α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成,t-ZrO₂为涂层的主晶相,分布在涂层表面,而α-Al₂O₃出现在涂层的内侧.涂层表面呈颗粒状,颗粒尺寸约为1~2μm.在氧化过程中,Zr(OH)₄颗粒在电场力的作用下向等离子体放电通道口沉积,在放电产生的高温作用下直接转化为氧化锆.     

室温下以Gemini表面活性剂为模板剂合成介孔TiO2

采用双子型季铵盐类阳离子表面活性剂溴代Gemini1231做模板剂,用溶胶-凝胶（sol-gel）法在室温合成了介孔TiO₂材料,用TG-DTA、XRD、N₂吸附-脱附、TEM等进行表征.结果表明,用该模板剂合成的介孔TiO₂材料,合适的煅烧温度为480℃,其比表面积可达383.8m²/g,最可几孔径为5.8nm,广角XRD测试发现较强的锐钛矿型特征峰,而未发现金红石相特征衍射峰,说明本实验制备的介孔TiO₂为稳定锐钛矿型.通过小角X射线衍射分析发现,产物具有规整有序的介孔结构.     

纳米α-Al2O3/W复合粉体的制备

论述了非均相沉淀法制备纳米α—Al₂O₃/W复合粉体的实验过程,以及纳米钨粉对α—Al₂O₃相转变温度的影响.结果表明:纳米钨粉的存在降低了α—Al₂O₃的相转变温度.本实验所制凝胶在1000℃真空中煅烧1h可获得平均粒径<50nm的α—Al₂O₃/W粉体.     

Al13低温合成尖晶石和尖晶石氧化锆复合材料

以［AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O) ₁₂］⁷⁺（简写为Al₁₃）溶液为铝源, 采取湿化学的方法合成尖晶石及尖晶石氧化锆复合粉体. 采用²⁷Al NMR、DSC-TG、XRD和FTIR等研究前驱体结构、反应过程及微结构演变. 将氯化镁、氢氧化钠混合研磨后加入Al₁₃溶液中, 得到由Mg₆Al₂CO₃(OH)₁₆·4H₂O 和 β-Al(OH)₃组成的前驱体, 经过600℃煅烧形成尖晶石, 更高温煅烧产物仍为尖晶石单相. 以Al₁₃、MgCl₂·6H₂O和ZrOCl₂·8H₂O为原料制备的前驱体经600℃煅烧, 同样获得尖晶石和四方相氧化锆. Al₁₃粉末和尖晶石氧化锆复合粉体的FTIR谱显示, 归属于［AlO₆］的吸收谱带由608cm^-1移至 601cm^-1, 归属于 ［AlO₄］ 的吸收谱带由761cm^-1 移至 723cm^-1. 前驱体中形成的AlOMg键合是以Al₁₃为铝源合成尖晶石和尖晶石氧化锆复合粉体具有低温合成的主要原因.     

固相反应法制备Nd:YAG透明陶瓷

以Y(NO₃)₃和NH₃·H₂O为原料,并在Y(NO3)3溶液中添加少量(NH₄)₂SO₄,采用沉淀法制备出化学组成为Y₂(OH)₅(NO₃)·nH₂O的先驱沉淀物.先驱沉淀物在1100℃下煅烧4h,得到了平均粒径为60nm的氧化钇原料粉体.Y₂O₃粉体与Al₂O₃、Nd₂O₃超细粉球磨混合后,采用固相反应工艺,经1700℃真空烧结5h,制备出透明的Nd:YAG陶瓷,同时对Nd:YAG透明陶瓷的光学性能进行了研究.     

原位反应烧结合成针状结构多孔莫来石载体

采用粘土矿物高岭土、Al₂O₃ 和 Al(OH)₃为原料, 原位反应烧结合成了针状结构多孔莫来石陶瓷膜载体. 考察了不同铝源的添加对针状结构多孔莫来石载体形成的影响, 并对其形成机制进行了研究. 研究结果表明: 针状结构莫来石形成机制为气固反应, 在针状结构莫来石形成前有氟黄玉生成, 并且与氟黄玉的生成量密切相关. 以Al(OH)₃ 作为添加铝源的组成中氟黄玉更容易生成, 并且随AlF₃含量的增加而增加, 在随后烧成过程中转化为具有刚性骨架的针状结构莫来石, 从而使多孔载体具有较高的孔隙率(>35%)和相对高的孔径(1.5μm).