溶液法制备NiO纳米晶形貌和尺寸的调控

发布时间：2021-03-24 15:20

　　采用"一锅法"和"热注入法"合成NiO纳米晶,研究了如何通过前躯体的选择和温度变化来调控NiO纳米晶的形貌和尺寸。采用"一锅法"时,若前驱体选用硬脂酸镍可得到单分散较好的近球形NiO纳米晶（2～5nm）,若前驱体为四水乙酸镍时则可得到NiO纳米花（15～20nm）。采用"热注入法"时,控制前驱体和注入反应温度,可得到枝状纳米晶（5～10nm）和近球状纳米晶（30～40nm）。这是由于前躯体、温度和合成方法等因子影响晶体的总表面能、原子迁移和表面反应,因此,改变这些因素可以调节不同晶面的相对生长速度,从而调控NiO纳米晶的形貌和尺寸。 

【文章来源】：材料科学与工程学报. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

通过“一锅法”和“热注入法”合成不同尺寸和形貌的NiO纳米晶的XRD图谱

图2 通过“一锅法”使用硬脂酸镍（a、c）或四水乙酸镍（b、d）为前驱体合成的NiO纳米晶的TEM及HRTEM图像图4（a）近球形，（b）枝状的NiO纳米晶取向连接的HRTEM图像

为了探究不同形貌和尺寸NiO纳米晶的合成过程和反应机理，通过FTIR研究了不同温度下反应物的分解情况，如图5所示。其中，硬脂酸镍和四水乙酸镍的特征峰为1560cm-1，属于-COO-的非对称伸缩振动峰，且振动峰的半高宽较大；另外LiSt的特征峰分别在1580和1560cm-1处，其中1580cm-1的峰值比1560cm-1的强，峰型也比1560cm-1的尖，这也是属于-COO-的非对称伸缩振动峰；其余特征峰属于过量ODE的特征峰。分析图5可得，硬脂酸镍和四水乙酸镍醇解的共同点在于醇解温度相同，都为230℃。这主要体现在图5(a）和图5(b）中1740cm-1附近的酯特征峰随着温度从100℃上升至200℃过程中几乎没有发生变化，表明了前驱体在温度低于200℃时很稳定，并未发生分解。从温度达到230℃开始在1742cm-1处出现酯的特征峰，说明不管是硬脂酸镍还是四水乙酸镍，醇解温度都为230℃，这与Ni(OH)2热分解成NiO的温度相一致。而硬脂酸镍和四水乙酸镍醇解的主要差别在于前驱体的溶解速度，这主要体现在-COO-的特征峰上。当前驱体是四水乙酸镍时，前驱体的碳链较短，其溶解和反应速度较快。从100℃升温至150℃过程中，前混合溶液在1580和1560cm-1处显示出LiSt的特征峰，此时四水乙酸镍未能完全溶解，-COO-的特征峰没有完全显示出来；到反应温度超过200℃时，四水乙酸镍完全溶解，在1580和1560cm-1之间出现很宽的特征峰，这是属于四水乙酸镍和硬脂酸锂的-COO-振动混合峰。而当前驱体是硬脂酸镍时，由于前驱体的长碳链减慢了前驱体溶解和醇解的速度，所以1580和1560cm-1的特征峰随着反应温度的升高没有出现任何变化。因此，FTIR图表明硬脂酸镍和四水乙酸镍都在230℃醇解，另外长碳链降低了前驱体的溶解速度和反应速度，并且阻碍纳米晶的形核与生长，所以与同为前躯体的硬脂酸镍相比，四水乙酸镍的溶解和醇解速度较快，醇解后生成的纳米晶尺寸更大。图3 通过“热注入法”使用硬脂酸镍（a）或四水乙酸镍（b）为前驱体合成的NiO纳米晶的TEM图像

【参考文献】：
期刊论文
[1]铟锡氧（ITO）纳米晶的可控合成[J]. 周丽敏,金一政,任玉萍,奕清.  材料科学与工程学报. 2012(06)
[2]单分散硫化铜纳米晶的生长及调控[J]. 张懿强,张辉,于敬学,杨德仁,阙端麟.  材料科学与工程学报. 2008(02)



本文编号：3097952