二维镓系尖晶石氧化物纳米材料的制备及其光学性质研究

发布时间：2021-06-15 11:15

　　镓系尖晶石氧化物纳米材料独特的结构、电子构型、丰富的价态等特点使得其具有许多优异的光电性质,光、电催化能力,因而在催化、能源、环境、照明等领域展现出诱人的前景。二维纳米片结构因其与众不同的形貌特征和许多独特的物理和化学性质而备受关注。因此,合成二维的镓系尖晶石氧化物纳米片在基础研究领域和实际应用中均具有重要的意义。但由于二维的镓系尖晶石氧化物纳米片制备困难、生长机理尚不明确以及其光学性质研究尚浅,阻碍了其进一步研究和应用。本论文采用水热法,制备了二维的MGa2O4（γ-Ga203、ZnGa2O4和MnGa2O4）纳米片,并研究了其生长机理。此外,还研究纳米片的CL发光,揭示了其发光机理,阐述了二维镓系尖晶石氧化物纳米片的结构与发光性质间的关系。此外,本论文还研究了模板法制备GaN纳米片。主要研究结果如下:（1）系统研究了二维γ-Ga2O3纳米片的形核规律和关键影响因素,发现H2O与乙二胺的体积比会直接影响产物的形貌、相组成和结构。分析表明,乙二胺浓度低时生成GaOOH微米棒;乙二胺浓度高时,产物为γ-Ga203纳米片。结构分析证实所制备的γ-Ga2O3纳米片的水平暴露面为（111）晶面... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２典型尖晶石结构的原子模型图和多面体模型图：（ａ）正常尖晶石／ＭｇＡｂＯｈ?（ｂ）??

??氧化，甲烷燃烧，Ｈ２〇２、ＮＨ４ＣＩ０４分解和亚甲蓝降解［８】。图１．４描绘了尖晶石氧??化物的应用领域及其未来的挑战等。??＜ｉｒｔ＊ｉ＇ｎｈｏｕｓｅ?ｉ＞ａｓｅ？ｉ??一?＾００Ｓ！ｔｕｒｅ?＾ＣＯＪ??，又…，ｃＣ．?—????ｆｃ?ｕ?Ｓｐｉｍ．＿?Ｗ?、—■?一；?？??▲ＪＡ?ａｒ——＞ｌｐＪｌ??Ｉ?ｍｍＪｌ??一．二ｆ?ｍ??ｌ：ｌｅｃｔｒｉｃ｜ｆｎｅｎｊ＞?Ｗ＊ｔ＾｜?＊（?ｉｅａｎｐｎｅｒ＾ｙ?广??Ｍｒｔａｌ－ａｉｒ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?ｆ．釋：??４?＾?Ｓｐｉｎｅ．?＾?？??％?４＾＾?ｗｍ??￡？?Ｊ?Ｖ?Ｎａｎｏｓｉ／ｅｔｌ?Ｄｒ?ｆｒｅｔｓ?Ｐｏｒｏｔｉｓ??Ｍｅｔｈｏｄｓ?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?．ｒ＾?￡，ｍ??”久?１?Ｖ．?？，黎??■?１１１１?Ｖ?，?１?Ｄ?２?１）?Ｃ’ｕｍｐｍｍｌ??Ｊ?ＪＪＪ?Ｊ?＾?ｆ?ｆ，??Ｓｙｓｔｅｍｓ?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓ?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?Ｌｏ？．．ｆｍｐｒｎａｕｒｅ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＾?Ａｃｃｕｒｓｔ??图１．４尖晶石化合物的应用、制备和挑战Ｗ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｆｕｔｕｒｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｓｐｉｎｅｌ?ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓ，?ａｎｄ??ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ?ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ??１．４．１?ＯＲＲ／ＯＥＲ?（氧还原／析氧反应）??ＯＲＲ是一系列复杂的电化学反应

测试结果表明，多孔ＺｎＧａ２〇４转化ＣＨ４和出的速率分别为０．０１８?ｐｍｏｌ／ｈ和３０??ｊａｍｏｌ／ｈ，而纳米立方块转化ＣＨＵ和Ｈ２的速率分别为０．１６?（ｘｍｏｌ／ｈ和１２０?｜ｕｍｏｌ／ｈ??（如图１．５所示）。因此，镓系尖晶石氧化物的形貌对其性能（如催化性能）影响??明显。??ＺｎＧａ，０４?ｎａｎｏｃｕｂｅ?ＺｎＯａＯ?ｎａｎｏｃｕｂｅ?／??１?…?Ｘ?／??＾?ｚ?：跡?／??工”?０－?／／?？￡?２００?／??。?Ｍｅ８〇ｐｏｒｏｕｓ?ＺｎＧａ２〇４?１５０?－?／??０．５－?Ｊｆ?１０〇．?Ｚ?ｙＺＭ？＊ｏｐｏｒｏｕｓ?ＺｎＧａｒ〇４??Ｚ一一一?一??＂Ｔ－＊—，ｒ?ＶＴ＂??？?ｉ?＇?Ｉ?？???？?？?ｉ?？?？?？?ｉ?？??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?〇?１?２?３?４?５?６??Ｐｈ?ｔｌｈ??图１．５?（ａ）多孔２！１（；３２０４的ＴＥＭ照片，（ｂ）?ＺｎＧａ２０＿ｔ纳米立方块的ＳＥＭ照片，??ＺｎＧａ２０４在紫外可见光辐照下转化（ｃ）?ｄ、（ｄ）?Ｈ２的曲线ｌ＂６，＂９ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５（ａ）ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｍｅｓｏ－ＺｎＧｔｉ２〇４；?（ｂ）ＳＥＩＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ＺｎＧａ２〇４?ｎａｎｏｃｕｂｅ；?（ｃ）ＣＨ４??ａｎｄ?（ｄ）?Ｈ２?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｏｖｅｒ?ｖａｒｉｏｕｓ?ＺｎＧａ２〇４?ｕｎｄｅｒ?ＵＶ－ｖｉｓ?ｌｉｇｈｔ?ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ??１５??

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本文编号：3230954