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钼酸盐纳米材料的制备、表征及相关性质研究

作　者: Muhammad Hashim
导　师: 胡陈果
学　校: 重庆大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 钼酸盐纳米结构 水热法 复合盐媒介法 催化降解 磁性
分类号:
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


金属钼酸盐作为无机材料的主要成员之一，由于具有新颖的物理和化学性质使其在各个领域中有着各种潜在的应用；比如在微波应用、光纤维、闪烁器材料、湿度传感器、催化剂、光激发光、磁性能等领域中的应用。因此，寻找低成本、环境友好且形态可控的金属钼酸盐合成方法，并研究金属钼酸盐纳米结构的各种不同性质在未来应用中非常有用且意义深远。本文针对钼酸银纳米线、异质结氧化银/钼酸银纳米线、枝状晶体钼酸铅和钼酸铋纳米棒的成功合成方法开展研究；并研究它们的光学性能、催化性能以及磁性能。主要内容包括以下几个部分：（1）Ag2Mo2O7纳米线可通常简易的水热法在150C下由钼酸钠和硝酸银反应得到，而并不需要任何的表面活化剂或模板。对得到的产品通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量散射谱仪（EDS）和透射电子显微镜（TEM）来对其物相和形貌进行表征。结果发现这种样品是200nm宽和100m长的三斜相单晶体纳米线。采用紫外-可见漫反射法发现其具有2.94eV的带隙。所合成的单晶Ag2Mo2O7纳米线的磁性也首次被研究了。在室温下Ag2Mo2O7纳米线表现出铁磁性，具有127.7Oe的矫顽力和16.9×10-3emu/g的剩磁。自旋极化密度函数理论（DFT）是采用平面波（PAW）赝势方法而由VASP软件包来执行的从而来描述Ag2Mo2O7晶体中的电子和离子的相互作用，我们根据其计算的结果分析了磁性机理，发现磁性是由于氧空位引起的。室温下的荧光光谱也表明了氧空位Ag2Mo2O7纳米线中存在氧空位。（2）在室温下以及在高于室温下通过连续的搅拌溶液反应首次合成了AgO/Ag2Mo2O7异质结构纳米线。AgO/Ag2Mo2O7纳米线的催化活性通过在模拟阳光下降解罗丹明B来表征。合成的样品通过XDR、EDS、X光光电子能谱仪（XPS）、SEM和TEM来进行表征。结果显示，AgO纳米颗粒通过附着在Ag2Mo2O7纳米线的表面上从而形成异质结构。纳米线的长度为10m，AgO纳米颗粒尺寸为5到15nm。纳米线的长度随反应时间和温度的增加而增加，而AgO颗粒则渐渐地嵌入到纳米线中。通过紫外-可见漫反射法测量，发现AgO/Ag2Mo2O7异质纳米线带隙为2.74eV，比Ag2Mo2O7纳米线的值低0.2eV。与Ag2Mo2O7纯纳米线相比，异质结构的AgO/Ag2Mo2O7纳米线的光催化活性得到了显明的增强。（3）PbMoO4枝状晶体在180℃下通过复合熔盐法合成得到；枝平面暴露面为（001）面。该面为PbMoO4晶体的活性面，通过在模拟阳光照射下对罗丹明降解表明PbMoO4枝晶具有很高的催化降解活性。分析得到PbMoO4晶体（001）面提供了多原子中心，使其具有亲水性和O2吸收性能成为活性点，并引起了强的光催化性能。比较了传统催化剂，如P25（21nm）和TiO2纳米颗粒（50-200nm），发现综合催化活性和可重复利用性质，PbMoO4枝状晶体的是更好的光催化降解有机污染物材料。（4）采用复合盐媒介法首次合成了Bi2MoO6纳米棒。XRD衍射谱表明为正交相的Bi2MoO6.通过SEM表征发现纳米棒长度为5μm，直径为400nm. UV-可将光反射谱测量发现该样品的带隙为2.75eV的半导体。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 Introduction  9-29
  1.1 Nanotecnology  9
  1.2 Nanomaterials  9-22
    1.2.1 Preparation of nanomaterials  10-15
    1.2.2 Techniques for the characterization of nanomaterials  15-19
    1.2.3 Special characteristics of nanomaterials  19-20
    1.2.4 Application of nanomaterials  20-22
  1.3 Molybdates nanomterials  22-26
    1.3.1 Properties and applications of molybdates  22
    1.3.2 Present main investigations of molybdates  22-26
  1.4 Motivation of present thesis  26-27
  1.5 Main highlights and innovations of present thesis  27-29
2 Synthesis, Characterization, Optical and Magnetic Property of the Ag_2Mo_2O_7Nanowires  29-41
  2.1 Introduction  29-30
  2.2 Experimental section  30-31
    2.2.1 Synthesis  30-31
    2.2.2 Characterization  31
  2.3 Results and discussion  31-39
    2.3.1 Characterization  31-33
    2.3.2 Optical property  33-34
    2.3.3 Magnetic property  34-39
  2.4 Conclusions  39-41
3 Synthesis and Photocatalytic Property of Lead Molybdate Dendritic Crystals with Exposed (001) Facet  41-53
  3.1 Introduction  41-42
  3.2 Experimental Section  42-43
    3.2.1 Synthesis of PbMoO4dendritic nanocrystals  42
    3.2.2 Characterization  42-43
    3.2.3 Degradation of RhB  43
  3.3 Results and discussion  43-52
    3.3.1 Characterization  43-45
    3.3.2 Degradation of RhB  45-49
    3.3.3 Catalytic mechanism  49-52
  3.4 Conclusions  52-53
4 Room Temperature Synthesis and Photocatalytic Property of AgO/Ag_2Mo_2O_7Heterojunction Nanowires  53-67
  4.1 Introduction  53-54
  4.2 Experimental Section  54-55
    4.2.1 Synthesis  54-55
    4.2.2 Characterization  55
    4.2.3 Degradation of RHB  55
  4.3 Results and discussion  55-64
    4.3.1 Characterizations of the AgO/Ag_2Mo_2O_7nanowires  55-61
    4.3.2 Optical properties of the AgO/Ag_2Mo_2O_7nanowires  61
    4.3.3 Degradation of RHB  61-64
  4.4 Conclusion  64-67
5 Bismuth Molybdate Nanorods Synthesis and Characterization  67-73
  5.1 Introduction  67
  5.2 Experiment  67-68
    5.2.1 Synthesis  67-68
    5.2.2 Charaterization  68
  5.3 Results and discussion  68-71
  5.4 Conclusion  71-73
6 Summary and Future Work  73-75
  6.1 Summary  73-74
  6.2 Future work  74-75
Acknowledgements  75-77
References  77-89
Appendix List of Publications and Conference Presentations  89-90
  A. Publications  89-90
  B. Conferences Attendances  90
  C. Project funds  90

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