采用"一鍋法"和"熱注入法"合成NiO納米晶,研究了如何通過前軀體的選擇和溫度變化來調(diào)控NiO納米晶的形貌和尺寸。采用"一鍋法"時,若前驅(qū)體選用硬脂酸鎳可得到單分散較好的近球形NiO納米晶（2～5nm）,若前驅(qū)體為四水乙酸鎳時則可得到NiO納米花（15～20nm）。采用"熱注入法"時,控制前驅(qū)體和注入反應(yīng)溫度,可得到枝狀納米晶（5～10nm）和近球狀納米晶（30～40nm）。這是由于前軀體、溫度和合成方法等因子影響晶體的總表面能、原子遷移和表面反應(yīng),因此,改變這些因素可以調(diào)節(jié)不同晶面的相對生長速度,從而調(diào)控NiO納米晶的形貌和尺寸。 

【文章來源】：材料科學與工程學報. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

通過“一鍋法”和“熱注入法”合成不同尺寸和形貌的NiO納米晶的XRD圖譜

圖2 通過“一鍋法”使用硬脂酸鎳（a、c）或四水乙酸鎳（b、d）為前驅(qū)體合成的NiO納米晶的TEM及HRTEM圖像圖4（a）近球形，（b）枝狀的NiO納米晶取向連接的HRTEM圖像

為了探究不同形貌和尺寸NiO納米晶的合成過程和反應(yīng)機理，通過FTIR研究了不同溫度下反應(yīng)物的分解情況，如圖5所示。其中，硬脂酸鎳和四水乙酸鎳的特征峰為1560cm-1，屬于-COO-的非對稱伸縮振動峰，且振動峰的半高寬較大；另外LiSt的特征峰分別在1580和1560cm-1處，其中1580cm-1的峰值比1560cm-1的強，峰型也比1560cm-1的尖，這也是屬于-COO-的非對稱伸縮振動峰；其余特征峰屬于過量ODE的特征峰。分析圖5可得，硬脂酸鎳和四水乙酸鎳醇解的共同點在于醇解溫度相同，都為230℃。這主要體現(xiàn)在圖5(a）和圖5(b）中1740cm-1附近的酯特征峰隨著溫度從100℃上升至200℃過程中幾乎沒有發(fā)生變化，表明了前驅(qū)體在溫度低于200℃時很穩(wěn)定，并未發(fā)生分解。從溫度達到230℃開始在1742cm-1處出現(xiàn)酯的特征峰，說明不管是硬脂酸鎳還是四水乙酸鎳，醇解溫度都為230℃，這與Ni(OH)2熱分解成NiO的溫度相一致。而硬脂酸鎳和四水乙酸鎳醇解的主要差別在于前驅(qū)體的溶解速度，這主要體現(xiàn)在-COO-的特征峰上。當前驅(qū)體是四水乙酸鎳時，前驅(qū)體的碳鏈較短，其溶解和反應(yīng)速度較快。從100℃升溫至150℃過程中，前混合溶液在1580和1560cm-1處顯示出LiSt的特征峰，此時四水乙酸鎳未能完全溶解，-COO-的特征峰沒有完全顯示出來；到反應(yīng)溫度超過200℃時，四水乙酸鎳完全溶解，在1580和1560cm-1之間出現(xiàn)很寬的特征峰，這是屬于四水乙酸鎳和硬脂酸鋰的-COO-振動混合峰。而當前驅(qū)體是硬脂酸鎳時，由于前驅(qū)體的長碳鏈減慢了前驅(qū)體溶解和醇解的速度，所以1580和1560cm-1的特征峰隨著反應(yīng)溫度的升高沒有出現(xiàn)任何變化。因此，F(xiàn)TIR圖表明硬脂酸鎳和四水乙酸鎳都在230℃醇解，另外長碳鏈降低了前驅(qū)體的溶解速度和反應(yīng)速度，并且阻礙納米晶的形核與生長，所以與同為前軀體的硬脂酸鎳相比，四水乙酸鎳的溶解和醇解速度較快，醇解后生成的納米晶尺寸更大。圖3 通過“熱注入法”使用硬脂酸鎳（a）或四水乙酸鎳（b）為前驅(qū)體合成的NiO納米晶的TEM圖像

【參考文獻】：
期刊論文
[1]銦錫氧（ITO）納米晶的可控合成[J]. 周麗敏,金一政,任玉萍,奕清.  材料科學與工程學報. 2012(06)
[2]單分散硫化銅納米晶的生長及調(diào)控[J]. 張懿強,張輝,于敬學,楊德仁,闕端麟.  材料科學與工程學報. 2008(02)



本文編號：3097952