高表面能晶面裸露的金属氧化物微纳米晶体的可控合成

表面结构是影响固体材料物理和化学性质的重要因素,由于高表面能的晶面上存在更多的表面悬挂键等,高表面能晶面裸露的微纳米晶体一般表现出很好的物理和化学活性.近年来,科研工作者针对高能面微纳米晶体材料的制备及性能调控进行了大量的研究工作并取得了一定的进展.本文重点讨论了高能面裸露的金属氧化物半导体微纳米晶体的合成制备方法.主要以本课题组近年在该领域的研究为例,分别从晶体生长过程中的静电作用法、"帽"式试剂保护法、过饱和度调控法、动力学调控法及选择性化学刻蚀法等几个方面对高表面能晶面裸露的金属氧化物微纳米晶体的制备进行了系统的总结.

高能晶面TiO_2的可控合成及其光催化性能

利用水热法合成了形貌规则并具有高表面能{101}和{001}晶面的锐钛矿TiO_2单晶,通过X射线衍射和扫描电镜等对样品的形貌和结构进行了表征,系统考察了氢氟酸浓度对所得样品中{001}晶面比例的影响以及后处理对样品性能的影响。光催化降解罗丹明B反应表明,当氢氟酸为58mmol/L、合成晶体{001}晶面比例为48%时光催化效果最强。{001}晶面不是唯一影响光催化效率的因素,{001}晶面与{101}晶面的协同作用也同样重要。

具有{110}面的锐钛矿TiO_2单晶的可控合成与光催化性能

采用水热法合成了同时具有最高表面能{110}和{001}晶面的锐钛矿TiO2单晶,通过X射线衍射、扫描电镜和激光拉曼光谱等手段对样品的形貌和结构进行了表征,并系统考察了过氧化氢、氢氟酸和反应温度等关键因素对所得样品中{110}面比例的影响,实现了持续提高{110}面比例的过程.在光催化降解亚甲基蓝反应中,具有{110}面的锐钛矿TiO2单晶的光催化活性显著高于无{110}面的单晶.

纳米晶体表面结构控制:过饱和度法调控原理与应用

纳米晶体很多重要的物理化学性质与其表面结构密切相关,纳米晶的表面结构调控及相关理论研究是前沿和热点领域.本评述总结了非平衡态过饱和条件下纳米晶体生长热力学相关理论及其在离子晶体、分子晶体、贵金属、氧化物、金属有机框架等5类纳米晶体表面结构控制中的应用.从热力学推导出的"类"Thomson-Gibbs方程可以发现,晶体裸露晶面的表面能与其生长过程生长基元的过饱和度成正比.该理论揭示了过饱和度在纳米晶体表面结构控制中的重要作用,为合理设计合成具有特定表面结构的纳米晶提供了有效指导.