金属硫化物和氧化物的微波合成及性能研究

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1、摘要本论文首先简要地介绍了微波加热机理和三种微波合成技术应用，以及微波液相合成无机纳米材料和微波固相烧结陶瓷材料的研究进展。采用微波液相加热技术，先后直接制备出具有闪锌矿结构的ZnS和立方相的CdS纳米晶材料，以及的SnS2超细粉体。TEM结果表明ZnS颗粒有团聚现象，CdS颗粒尺寸达到纳米级，形貌均匀。采用硫代乙酰胺(TAA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料，通过微波加热，合成出300～500nm的六方相Snsz颗粒。研究ZnS的光致发光性能(PL)表明：(1)微波加热时间对PL发射光谱强度有影响，这可由Stokes位移解释。(2)相对于纯的ZnS而言，掺杂离子Ag+，Cu2+和Sn4+

2、(掺杂摩尔量分别为O．2％)使得发射光谱的强度减弱，这有可能是这些离子对光复合辐射过程有猝灭作用。掺0．2％Ce3+的ZnS的PL发射光谱强度最强，这可能增强了光复合辐射过程；但当掺杂量提高到O．4％时，发射光谱强度变弱。(4)掺杂ZnS的发射峰中心位置相对于ZnS的没有变化，说明掺杂离子没有在ZnS禁带中形成发光中心。研究了在紫外光光照之下产物CdS对甲基橙溶液的光催化性能，研究结果表明：(1)在酸性条件下(pH=2．O)和温度为20--30。C的条件下，CdS有利于甲基橙溶液的光催化，随着溶液的pH值和温度的不断增高，CdS光催化能力下降。这是由于温度高时，CdS溶解程度加大，更多的金

3、属隔沉积在半导体表面，阻止空位与溶液的接触，也就阻碍了光催化反应；另一方面，CdS溶解程度加大，也就造成了更多的空位载流子的消耗，导致半导体缺少足够的空位载流子来促进有机物的氧化。而在强酸性下，空位载流子的氧化能力可能变得更强。(2)回收利用的CdS光催化性能降低；这是由于CdS不稳定，在空位离子的攻击下，金属单质Cd不断地沉积在CdS颗粒表面，从而阻碍了半导体的光催化活性。(3)其他的条件，如半导体剂量，搅拌速率，光源等都影响CdS半导体光催化效率。本论文研究了PVP阻止SnS2颗粒团聚的机理。PVP聚合物骨架上的N和。原子可能首先与锡离子发生杂化，生成一种复杂化合物。聚合物的乙烯骨架的

4、空间效应可能阻止了SnS2颗粒间的团聚。采用微波加热辅助方法，间接地制备了纳米二氧化铈。实验发现通过5000C2h热处理后，样品的形貌由热处理前的棒状转为球状，而且颗粒的大小达到纳米级。随着温度的增大，晶粒也在长大：温度从300增加到700。C时，纳米晶平均的粒径从5nln变到27nln。温度在500～600。C期间，纳米晶生长迅速。微波液相加热技术为合成硫化物纳米晶材料和超微细粉体提供了一种方便、快捷和环境友好的合成方法；这种方法具有消除温度梯度和为晶核成长提供均匀的环境的优势。同时，该法可以作为辅助加热技术，结合后期的热处理，合成纳米金属氧化物。微波液相加热技术在金属化合物的合成领域具

5、有广阔的应用前景。关键词：微波，硫化物，二氧化铈，光致发光，光催化反应ABSTRACTInthisthesis，thefieldofmicrowavechemistryisfirstlyreviewed．Boththeoriesofmicrowaveheating，whicharepolarizationandconductionmechanisms，anddevelopmentofmicrowavesynthesistechnique，whichincludesmicrowaverefluxingsystem，microwavehigh-pressuresystem，microwavec

6、ontinuousflowsystem，aswellastheapplicationsofmicrowaveradiationtoprepareinorganicnano-materialsinliquidphaseandceramicsinsolidstatearebileflyintroduced．Inthiswork，adomesticmicrowaveoven(Galanz，WP900)wasmodifiedwithrefluxingsystemandusedtodirectlypreparethreemetalsulfides，suchas，ZnSandCdSnanocrysta

7、ls，andwell-dispersedultrafreeSnS2particlesinonestep．．BothofZinc—blendeZnSnanocrystalsandcubic-phasecadmiumsulfidenanocrystalswithcrystalsizesoflessthan10nnl，havebeensuccessfullysynthesizedviamicrowaveirradiationi