pbtio3纳米结构及其复合材料的湿化学制备微结构与光催化性能研究材料工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 摘要摘 摘要 摘 要 单晶铁电纳米结构的可控制备、表面与界面物理化学性能的研究已成为功能 纳米材料领域的热点方向之一。钛酸铅是典型的钙钛矿铁电氧化物，研究其单晶 纳米结构的可控制备与尺寸效应对于理解纳米尺寸的铁电性、拓展纳米铁电材料 的功能与应用具有重要的科学意义。本文采用水热法成功制备了不同形貌的钛酸 铅纳米结构，结合XRD、TEM等微结构分析研究了不同形貌钛酸铅纳米结构的 成核一生长机制，探讨了碱浓度调制的生长机制转变。另一方面，论文采用具有单 畴结构的钛酸铅纳米片为基底，制备了具有选择性光沉积行为的A920／PbTi03等 复合材料，研究了其光沉积机理和光催化性能，取得了以下创新性成果： (1)对比分析不同矿化剂浓度下钛酸铅纳米粒子随水热时间产物的变化得 到：当碱浓度较低(1、29)时，以铅氧化物中间态为成核位，发生非均相成核， 然后通过奥斯瓦尔德熟化(OR)形成粒径在100’150nm的近立方状钙钛矿型钛酸 铅纳米颗粒。随着碱浓度的增加(39)，快速形成大量近立方状钙钛矿型钛酸铅 纳米颗粒，其中一部分纳米颗粒自组装(0A)成片状结构，融合形成厚度为 100’150nm，平均边长为359nm的钙钛矿型钛酸铅纳米片。当氢氧化钠浓度进一 步增大(4、59)时，铅氧化物片状结构作为模板，前驱体分解形成的二氧化钛纳 米粒子通过原位异质成核，形成钛酸铅薄片状结构，薄片通过自组装叠加(0A) 形成厚度为150’250nm，边长为400’1500nm的钛酸铅纳米片。 (2)用波长大于420nm的氙灯照射，氧化银纳米颗粒选择性地沉积在钛酸 铅纳米片的正极化面上。大量实验研究表明其可能的沉积机理是可见光照下，钛 酸铅纳米片表面产生电子空穴对，在钛酸铅纳米片的铁电自发极化作用下，光生 电子被聚集在纳米片的正极化面，银离子捕获电子形成银纳米晶；同时，氧气被 证明在硝酸银存在时可以溢出，说明光照过程中溶解氧浓度达到过饱和，由于氧 气的电负性大于银，而且氧气形成超氧自由基的电势比银离子形成银的电势更正， 所以氧气和中间态氧化基团可能将银纳米晶氧化成氧化银。另外，如果光照前首 先形成银与氨水的络合物，可以保护银在光沉积过程中不被氧化。 (3)可见光光催化降解MB，M0，RhB和水杨酸的结果表明：Ag：0／PbTi0。具 有较高的光催化性能和稳定性。可能的光催化机理是，钛酸铅和氧化银的导带位 置差异较大，结合钛酸铅的铁电极化作用，光生电子聚集在复合材料界面附近， 有效的分离了氧化银中的光生电子空穴对，促进了氧化银的光催化效率。 关键词：PbTi03纳米结构，生长机理，氧化银，选择性生长，可见光催化 浙江大学硕士学位论文 II AbstractAbstract Abstract Abstract Controllable preparation of single-crystal ferroelectric nanostructures and the physi—chemical properties of their surface and interface have become a hot research topic in the field of functional nanomaterials．Lead titanate is a typical kind of perovskite-type ferroelectric oxides．Investigation into its nanostructures and size effects are significant in better understanding the ferroelectricity of ferroelectric nanomaterials and expanding their applications．In this paper,lead titanate nanomaterials with different morphologies are synthesized by hydrothermal method and characterized to investigate their nucleation-growth mechanisms with the variation of alkali concentration．On the other hand，single-domain lead titanate nanoplates are used as substrates to prepare such composites as A920／PbTi03．The selective growth beha