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一维材料在光电、催化、磁性及气敏等领域有着广泛的应用前景。发展新的合成方法,探索其生长机制,从而获得具有特定形貌、尺寸等一维材料,对于深入系统地研究一维材料与性能的关系,并进一步实现一维材料的自组装,构建功能结构材料体系,最终使一维材料进入应用领域具有重要意义。本论文就氧化铝一维材料的水热调控合成及其相关性质进行了研究,对材料的尺寸形貌、形成机制等与性能之间的关系进行了相关探索。
结合表面活性剂的模板导向剂作用及水热法的优点,发展了表面活性剂辅助水热合成的方法制备了一维形貌的前驱物AACH微纤维结构。经过一定温度的焙烧处理得到了具有介孔的氧化铝微纤维结构。在系统的研究了表面活性剂辅助水热法的不同工艺参数对制备前驱物AACH纳米晶的物相组成、微观结构、性能等影响的基础上,提出了前驱物AACH一维结构的形成机理“表面活性剂诱导纤维形成机理”。通过N2吸附脱附分析研究介孔氧化铝纤维的比表面积及介孔结构的特性,发现氧化铝纤维具有较大的比表面积及较窄的孔径分布特性。烟气脱硝仪器测试显示氧化铝介孔纤维具有强烈的吸附性能,脱硝效率优于商业氧化铝粉末。表面活性剂辅助水热合成法为制备氧化物一维材料提供了一种快捷、方便和环境友好的合成方法。表面活性剂水热技术在金属化合物的合成领域具有广阔的应用前景。
采用表面活性剂辅助水热法通过改变溶液的pH值,水热温度等工艺参数合成了AACH纳米棒结构,通过适当了焙烧处理得到了氧化铝纳米棒的介孔结构。基于实验基础上了研究了氧化铝纳米棒的形成机理,随着pH的增大溶液中的OHˉ增多,溶液中的化学能增大,晶核的生长速度变快从而有更多的晶核形成,所以AACH微纤维转变为纳米棒状结构。N2吸附脱附分析显示介孔氧化铝纳米棒的比表面积及介孔结构的特性,氧化铝纳米棒的室温光致发光分析显示其具有强烈的室温发光性能,并分析了氧化铝纳米棒产生强烈发光性能的可能原因,由于氧化铝纳米结构的表面存在着悬空键及不稳定键使得晶体禁带存在额外的能量,所以氧化铝纳米棒才会出现光致发光现象。