辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成多元半导体的颜色、发光性质及光催化机理研究
发布时间：2021-06-28 14:51
半导体是在常温下导电性介于绝缘体和导体之间的材料,且通过掺杂、温控和光照可控制其导电性。从19世纪30年代发现半导体至今,半导体除了有整流效应、光电导效应、光生伏特效应以外,经过多年探索发现它还有光敏、热敏及光催化特性,利用这些特性可将其广泛应用于光伏、污水处理、颜料、照明系统、通信系统等行业。半导体材料的物理化学性质强烈依赖于其形貌、维度、表面缺陷、晶粒尺寸等参数,探索新颖的半导体材料合成方法对改善材料的物理化学性质具有重要的研究意义。本论文通过γ射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法制备出钙钛矿型（Y,La,Ce）AlO3、尖晶石型钴铝酸盐（CoAl2O4）和二氧化铈（CeO2）半导体,并对它们的相纯度、形貌、光学、颜色、发光、电化学性质和光催化活性进行了研究。具体研究内容如下:一、通过γ射线辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法制备MAlO3（M=Y,La,Ce）和YAlO3:Ce纳米材料。X射线衍射仪（XRD）结果显示MAlO3的结晶温度与三价金属离...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
N,N’-亚甲基双丙烯酰胺结构式
硕士学位论文3(2)链增长由此开始，在聚合反应过程中继续加入丙烯酰胺单体，继而再生成单体自由基的过程。(3)一般情况下，链终止大部分属于双基终止，由于自由基的化学活性较高，容易两两反应消耗自由基导致链终止，形成稳定的聚合物(聚丙烯酰胺)。当链终止反应完成后，无机金属盐与络合剂形成的络合物被圈在聚丙烯酰胺网络中，以保证制备出高分散纳米材料，最后通过恒温干燥蒸发掉凝胶中的水分，研磨或者高温煅烧去除干凝胶中的有机物获得纯相纳米材料。图1.2丙烯酰胺与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺聚合反应演化模型[11]1.1.4传统聚丙烯酰胺凝胶法的应用现状聚丙烯酰胺凝胶法早在1989年被A.Douy和P.Odier用于制备超导氧化物精细粉末YBa2Cu3O7-x、铝硅酸盐莫来石2SiO2-3A12O3和LaAlO3粉末[12]。此后，经过学者们多年的研究和改进，在前驱体溶液中引入不同的金属阳离子，采用该方法可制备出各种氧化物和纳米材料，例如α-Al2O3[13]、Al2O3[14]、ZnO[15]、In2O3[16]、NdFe10Mo2[17]、Ce1-xBixO2-x/2[18]、Sr2+/Mg2+/LaGaO3[19]、陶瓷粉末(CaZrO3[20]、Li2O·Al2O3·4SiO2[21])、发光材料(SnO2:Eu[22]、Y3Al5O12:Ce3+[23]、CaFe2O4[24])、磁性材料(Bi0.9La0.1FeO3:Ca2+[25]、Bi0.8Ca0.2-xSrxFeO3[26]、CoFe2O4[27])、光催化材料(CaFe2O4[24]、TiO2[28]、Bi2Fe4O9[29])、固体氧化物燃料电池(NixZn1-xFe2O4[30]、LaCoO3[31]、ZrO2:Sc2O3[32]、(La0.8Sr0.2)0.9MnO3[33])等。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备的半导体材料，降低了颗粒团聚程度，并且通过改进实验参数可控制纳米材料的形貌，能制备出纳米线、核壳结构、纳米棒和纳米球等。从1989年该方法问世以来，关于利用聚丙烯酰胺凝胶法制备各种纳米材料的文献数量逐年递增，由此可见，这种便捷、低成本、可重复
辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成多元半导体的颜色、发光性质及光催化机理研究4光催化性能、光催化机理以及光催化剂的循环稳定性，结果表明在降解甲基蓝时不仅显示出优越的光催化性能，光催化两小时降解率高达97.25%，而且循环稳定性极好，可重复利用率高。Huang等人[20]采用该方法合成的钙钛矿CaZrO3，若将前驱体溶液中的Ca2+和Zr4+的比例调至1.5:1，烧结温度设定为1150℃，即可制备出高纯度的钙钛矿正交相结构CaZrO3，由此可见，Ca2+与Zr4+的浓度比例在一定程度上影响着目标产物CaZrO3的相纯度及其晶体结构。Bispo-Jr等人[35]通过聚丙烯酰胺凝胶法制备出发光材料Ba2SiO4:Tb3+，若调节Tb3+的含量，发光区域可从蓝光区域向绿光区域转移，可见，Tb3+在样品中所占的比例主宰着荧光粉的发光性能，而采用聚丙烯酰胺凝胶法可精确的调整Tb3+的离子配比，优化产物性能。除了以上的研究成果外，也有学者将该方法用于制备纳米钴蓝颜料CoAl2O4[36,37]，文中提出相比于反相微乳液法和酒石酸络合法，采用聚丙烯酰胺凝胶法制备出的目标产物粒径更小，平均尺寸为18nm(如图1.3)。结合红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和热重分析结果，得知煅烧温度为1000℃时制备出的陶瓷颜料性能最佳。图1.3不同温度煅烧的CoAl2O4纳米颜料SEM照片[36]1.2传统聚丙烯酰胺凝胶法的改进1.2.1传统聚丙烯酰胺凝胶法的缺点
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯酰胺凝胶体系[J]. 于海,张鹏,姚培正. 杭州化工. 2011(01)
[2]Synthesis,Characterization and Electromagnetic Studies on Nanocrystalline Nickel Zinc Ferrite by Polyacrylamide Gel[J]. Ruiting MA~(1,2) Yi WANG~1 Yanwen TIAN~2 Chunli ZHANG~1 Xikun LI~1 1)Materials Science and Engineering College,Shenyang Ligong University,Shenyang 110168,China 2)School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Journal of Materials Science & Technology. 2008(03)
[3]高分子网络法制备In2O3超细粉的工艺研究（英文）[J]. 刘胜峰,赵国丹,韩效钊,唐述培. Journal of Southeast University（English Edition）. 2004(02)
[4]EFFECT OF GAMMA RAYS IN THE PREPARATION OF POLYMER AND HYDROGEL FROM ACRYLAMIDE MONOMER[J]. M.M.Alam,M.F.Mina,F.Akhtar. Chinese Journal of Polymer Science. 2003(04)
[5]高分子网络凝胶法制备纳米α-Al2O3粉体[J]. 王宏志,高濂,李炜群,李强. 无机材料学报. 2000(02)
[6]丙烯酰胺与N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的共聚反应研究[J]. 李金峰,孙以实,阮竹. 高分子学报. 1990(05)
硕士论文
[1]磺基甜菜碱型两性离子聚合物的合成及性能研究[D]. 毛程.东北石油大学 2011
本文编号：3254525
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
N,N’-亚甲基双丙烯酰胺结构式
硕士学位论文3(2)链增长由此开始，在聚合反应过程中继续加入丙烯酰胺单体，继而再生成单体自由基的过程。(3)一般情况下，链终止大部分属于双基终止，由于自由基的化学活性较高，容易两两反应消耗自由基导致链终止，形成稳定的聚合物(聚丙烯酰胺)。当链终止反应完成后，无机金属盐与络合剂形成的络合物被圈在聚丙烯酰胺网络中，以保证制备出高分散纳米材料，最后通过恒温干燥蒸发掉凝胶中的水分，研磨或者高温煅烧去除干凝胶中的有机物获得纯相纳米材料。图1.2丙烯酰胺与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺聚合反应演化模型[11]1.1.4传统聚丙烯酰胺凝胶法的应用现状聚丙烯酰胺凝胶法早在1989年被A.Douy和P.Odier用于制备超导氧化物精细粉末YBa2Cu3O7-x、铝硅酸盐莫来石2SiO2-3A12O3和LaAlO3粉末[12]。此后，经过学者们多年的研究和改进，在前驱体溶液中引入不同的金属阳离子，采用该方法可制备出各种氧化物和纳米材料，例如α-Al2O3[13]、Al2O3[14]、ZnO[15]、In2O3[16]、NdFe10Mo2[17]、Ce1-xBixO2-x/2[18]、Sr2+/Mg2+/LaGaO3[19]、陶瓷粉末(CaZrO3[20]、Li2O·Al2O3·4SiO2[21])、发光材料(SnO2:Eu[22]、Y3Al5O12:Ce3+[23]、CaFe2O4[24])、磁性材料(Bi0.9La0.1FeO3:Ca2+[25]、Bi0.8Ca0.2-xSrxFeO3[26]、CoFe2O4[27])、光催化材料(CaFe2O4[24]、TiO2[28]、Bi2Fe4O9[29])、固体氧化物燃料电池(NixZn1-xFe2O4[30]、LaCoO3[31]、ZrO2:Sc2O3[32]、(La0.8Sr0.2)0.9MnO3[33])等。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备的半导体材料，降低了颗粒团聚程度，并且通过改进实验参数可控制纳米材料的形貌，能制备出纳米线、核壳结构、纳米棒和纳米球等。从1989年该方法问世以来，关于利用聚丙烯酰胺凝胶法制备各种纳米材料的文献数量逐年递增，由此可见，这种便捷、低成本、可重复
辐照辅助聚丙烯酰胺凝胶法合成多元半导体的颜色、发光性质及光催化机理研究4光催化性能、光催化机理以及光催化剂的循环稳定性，结果表明在降解甲基蓝时不仅显示出优越的光催化性能，光催化两小时降解率高达97.25%，而且循环稳定性极好，可重复利用率高。Huang等人[20]采用该方法合成的钙钛矿CaZrO3，若将前驱体溶液中的Ca2+和Zr4+的比例调至1.5:1，烧结温度设定为1150℃，即可制备出高纯度的钙钛矿正交相结构CaZrO3，由此可见，Ca2+与Zr4+的浓度比例在一定程度上影响着目标产物CaZrO3的相纯度及其晶体结构。Bispo-Jr等人[35]通过聚丙烯酰胺凝胶法制备出发光材料Ba2SiO4:Tb3+，若调节Tb3+的含量，发光区域可从蓝光区域向绿光区域转移，可见，Tb3+在样品中所占的比例主宰着荧光粉的发光性能，而采用聚丙烯酰胺凝胶法可精确的调整Tb3+的离子配比，优化产物性能。除了以上的研究成果外，也有学者将该方法用于制备纳米钴蓝颜料CoAl2O4[36,37]，文中提出相比于反相微乳液法和酒石酸络合法，采用聚丙烯酰胺凝胶法制备出的目标产物粒径更小，平均尺寸为18nm(如图1.3)。结合红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和热重分析结果，得知煅烧温度为1000℃时制备出的陶瓷颜料性能最佳。图1.3不同温度煅烧的CoAl2O4纳米颜料SEM照片[36]1.2传统聚丙烯酰胺凝胶法的改进1.2.1传统聚丙烯酰胺凝胶法的缺点
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯酰胺凝胶体系[J]. 于海,张鹏,姚培正. 杭州化工. 2011(01)
[2]Synthesis,Characterization and Electromagnetic Studies on Nanocrystalline Nickel Zinc Ferrite by Polyacrylamide Gel[J]. Ruiting MA~(1,2) Yi WANG~1 Yanwen TIAN~2 Chunli ZHANG~1 Xikun LI~1 1)Materials Science and Engineering College,Shenyang Ligong University,Shenyang 110168,China 2)School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China. Journal of Materials Science & Technology. 2008(03)
[3]高分子网络法制备In2O3超细粉的工艺研究（英文）[J]. 刘胜峰,赵国丹,韩效钊,唐述培. Journal of Southeast University（English Edition）. 2004(02)
[4]EFFECT OF GAMMA RAYS IN THE PREPARATION OF POLYMER AND HYDROGEL FROM ACRYLAMIDE MONOMER[J]. M.M.Alam,M.F.Mina,F.Akhtar. Chinese Journal of Polymer Science. 2003(04)
[5]高分子网络凝胶法制备纳米α-Al2O3粉体[J]. 王宏志,高濂,李炜群,李强. 无机材料学报. 2000(02)
[6]丙烯酰胺与N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的共聚反应研究[J]. 李金峰,孙以实,阮竹. 高分子学报. 1990(05)
硕士论文
[1]磺基甜菜碱型两性离子聚合物的合成及性能研究[D]. 毛程.东北石油大学 2011
本文编号：3254525
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3254525.html
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