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由于独特的4f层电子结构和电子转移的多种方式,稀土化合物通常具有独特的光、电、磁学性质,从而在电子学、光学、化工、陶瓷和医药等诸多方面有重要的应用价值,已被广泛用于高性能的功能材料。稀土纳米功能材料将使稀土材料功能和性质得到改进,因此稀土纳米材料的合成研究已成为当前纳米材料研究领域的重要课题,通过介观材料的尺寸、结构、形貌的调控,优化材料的性能,已经成为当前合成化学与材料领域的一个前沿研究热点。
本文采用水热溶剂热合成方法制备了不同形貌的稀土纳米材料,通过对反应条件的优化,实现对稀土纳米材料的尺寸及维度的调控,然后基于在此过程中,对一些材料的生长过程的认识,提出生长机理的解释。主要内容如下:
(1)研究了Gd<,2>O<,3>低维纳米结构的形貌可控合成方法。在不同的水热温度下采取分步加热方式,制备纳米Gd<,2>O<,3>,在工艺简单的基础上,调整反应条件分别得到了分散性良好的纳米球和尺寸均一的纳米棒,我们还对温度、溶剂以及尿素的浓度对产品形貌的影响及其机理进行了探讨。
(2)采用水热法,在无温差均衡浓度的条件下反应得到产物结晶完好、形貌尺寸均一、产率较高,物相均匀纳米氢氧化镝晶体。通过研究加入矿化剂(氢氧化钾)的含量对稀土氢氧化物纳米棒产品的影响,对水热条件下稀土氢氧化物纳米棒生长机理进行探究。
(3)我们选用溶剂热方法,以乙二醇为溶剂,不经中间产物,一步合成了稀土氧化物纳米立方空壳结构,方法简便,具有较大的开发潜力。目前尚未有溶剂热合成稀土氧化物纳米立方空壳结构的报道,我们利用溶剂热方法首次合成了氧化镝纳米立方空壳结构。