基于离子液体为介质无机微%2f纳米材料制备及其光学性质的研究

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1、摘婴基于离子液体为介质的无机微／纳米材料的制备及其光学性质研究摘要绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿，是21世纪化学发展的重要方向。人们把传统的有机溶剂列入危害最大的化学物质之一，原因在于传统的有机溶剂通常都是具有很强挥发性的液体，难以保存；并且它们的使用量非常大。因此，寻找无公害的新型溶剂成为亟待解决的课题。近年来发展起来的离子液体能满足绿色化学的需要，因为离子液体(IonicLiquids，简写为ILs)是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，在室温或低于室温条件下呈液体状态的盐类，具有非挥发性或“零”蒸气压、宽液程、良好的离子导电性与导热

2、性、高热稳定性以及选择性溶解力和可设计性等特点。并且，离子液体的多样性，加上各利，特性的组合，使之构成大量性质及用途不同的功能材料和介质成为可能。目前，离子液体已被广泛应用于电化学、有机合成、催化、分析等诸多领域。相比较而言，离子液体在无机微／纳米材料合成中的应用尚处于起步阶段。本文报道了在合成了三种常规离子液体的基础上，将其应用于四氧化三钴(C0304)纳米立方体、钼酸镉(CdM004)微米管、硫化锰(MnS)微米空心球等微纳米材料的辅助制备：并利用X．射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅罩叶变换红乡'I-

3、(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-vis)光谱以及光致发光(PL)等手段对产物进行了表征。(1)以硝酸钴(CofN03)2)和双氧水(H202)为起始原料，采用离子液体[BMIM]OH辅助水溶液氧化路线，室温条件下成功制备出C0304纳米立方体。通过对比实验证明了离子液体在C0304纳米晶体的室温合成过程中起到了催化效果，并对其作用机理进行了探讨。结果表明，采用离子液体辅助法合成的C0304纳米立方体存在明显的量子限域效应，其光学带隙为Egl-3．28eV和E92=1．32eV，分别对应于02。．C02+电荷迁移和O厶．C03+电荷迁移。摘嘤(

4、2)以离子液体[BMIM]CI与氯化镉(CdCl2)在常温常压下反应生成的棒状先驱物为自牺牲模板，钼酸钠(Na2M004)为钔源，60"(2下成功合成出由CdM004微米球自组装而成的微米空心管。详细研究了离子液体的用量、反应mJ。问以及反应温度等参数对最终产物的组成、结构和形貌的影响，并在此基础上提出了反应机理。研究发现，具有管状结构的CdM004样品具有新颖的光学性能。(3)以常见的小分子生物试剂L．半胱氨酸(HSCH2CH(NH2)COOH)作为硫源，醋酸锰(Mn(CH3COO)2)为锰源，采用离子液体[BMIM]CI辅助水热法分别在180

5、。C和200℃下合成出由纳米棒组装而成的7-MnS中空微米球和由多面体组成的0c．MnS空，已、微米球。通过控制反应温度和时间等参数，证实稳定念Q．MnS微米空心球的形成过程经历了两个阶段：首先，以7-MnS空心球为模板原位生长为仅一MnS实心微米球；接着，生成的仅．MnS实心微米球经过Ostwald熟化过程成长为空心球结构。在此基础上，我们提出了离子液体辅助条件下MnS晶相、形貌的控制合成机制，并对产物的光学性质进行了研究。关键词：离子液体；纳米材料；四氧化三钴；钼酸镉；硫化锰；光学性质Al；S，I’R人CTSYNTHESISOFINORGAN

6、ICMlCR0一ANDNANOMATERIALSUSINGIONICLIQUIDSASMEDIUMANDTHEIROPTICALPROPERTIESABSTRACTGreenchemistryhasbeenthehot!opica11dacademicfrontierofcurrentchemicalresearch．Itisalsotheimportantdirectionofthechemicalresearchofthe21虬century．Thetraditionalsolventsarehighonthelistofdamagingch

7、emicalsfortwosimplereasons：(i)theyareusuallyvolatileliquidsthataledifficulttocontainand(ii)theyareusedinhugeamounts．So，thesearchforaltemativestothemostdamagingsolventshasbecomeahighpriority．Ionicliquids(ILs)developedlatterly，aresatisfiedwithgreenchemistryabsolutely．Because，io

8、nicliquidscomposedoforganiccationsandorganic／inorganicanionsareliqui