酸性环境下一维纳米AlOOH聚集体形态及“生长基元”模型.pdfVIP

北京石油化工学院学报 第 19卷 第 2期 Vo1．19 NO．2 JournalofBeijingInstituteof 2011年 6月 Jun．2011 Petro—chemicalTechnology 酸性环境下一维纳米 AIOOH聚集体形态 及 “生长基元’’模型 郝保红 刘东阳 田 庄 (-I1：京石油化工学 院 机械工程系，北京 102617) 摘 要 晶体生长形态是晶体生长过程中定向发展的结果，除与晶体本身的结构特点有关 以外，还与生长环境有关 。分析了酸性水热环境下A1OOH产物形貌特征 ，从原子 “聚集体”层面揭示 了 外界环境 pH对 A1()()H结晶过程及最终形貌 的影响机理。初步构建 了一维纳米 A1OOH 的 “生长基 元”运动模型。从 “生长基元运动”的角度讨论 了纳米 晶体的结晶过程 ，指 出了pH一3和 pH一5环境条 件下纳米 AIOOH 的 Al 三 聚体 [A1。(OH) (OH。)。] 、[AI。(OH) (OH。)]”、[A1。(OH)e (OH )]。的特点，用实验样品形貌直接验证了所建模型的正确性。得出“不同的pH决定不同的生长 基元 ，不同的生长基元决定不同的侨联运动过程 ，并最终决定晶体一维定 向生长成单锥 晶须或双锥棒状 形貌”的结论 。 关 键 词 一维纳米 ；A1OOH；酸性环境 ；原子聚集体 ；生长基元 中图法分类号 TG174 纳米晶体指纳米尺寸上 的晶体材料 ，或具 则、表面不光滑的7AIOOH条状物，有片状物 有晶体结构的纳米颗粒。纳米晶体具有很重要 吸附在其 表面 ，其择优 取 向不 明显 。在 的研究价值 。纳米晶体能够提供单体的晶体结 A100H的生长后期，主要是熟化机制起作用 ， 构 ，通过研究这些单体 的晶体结构可 以提供信 生成 的产物是形状规则 、表面光滑的 A1OOH 息来解释相似材料 的宏观样 品的行为，而不用 纳米棒 ，没有片状物吸附在其表面，其择优取向 考虑复杂的晶界和其他晶体缺陷 ]。随着对无 明显 。以上报道只说明了酸碱性对水热产物形 机晶体材料性能要求不断提高，只分析产物的 貌的影响，但不能揭示形成异型形貌的本质。 形貌显微结构 ，而不深入分析微观形成过程的 笔者结合负离子配位理论 ，分析了水热条 重工艺而轻机理的研究，已经不能满足人们对 件下 A1OOH 的聚集体形态 ，初步构建 了酸性 纳米材料的性能深入了解 的需要 。因此 ，必须 环境下的A10()H “生长基元模型”，推导了 “生 从分子原子层面揭示 晶体生长的本质 ，构建晶 长基元”运动过程 ．并用实验数据验证 了推论 。 体生长基元模型及其运动 ，为实现纳米材料的 从原子层面揭示一维纳米 AtO()H最终形貌形 可控制备提供必要的理论依据 ]。 成的成因，从 “生长基元运动”角度来揭示水热 杨琪等研究了熟化过程对 7-A1OOH形貌 环境体系对结 晶过程及最终形貌的影响机理 。 的影响，结果表明l={]：(1)当反应溶液 pH 为 5， 对实现水热可控制备各种 目标形貌 的Al()()H 反应温度为 200℃，保温时间为 24h时，能制 产物奠定一个 良好的理论基础 。对推进氧化铝 备出直径为 10～30nm，长度为 100～300nm，