几种铋基功能纳米材料的制备及性能研究

第一章绪论 (1)

1.1引言 (1)

1.2纳米材料的制备方法 (2)

1.2.1化学沉淀法 (3)

1.2.2溶胶凝胶法 (4)

1.2.3溶剂热法 (4)

1.2.4微乳液法 (4)

1.3材料的发光 (5)

1.3.1材料发光原理 (5)

1.3.2材料发光的发展 (6)

1.4材料的光催化 (7)

1.4.1光催化的发展 (7)

1.4.2光催化原理 (8)

1.5铋基功能材料 (9)

1.5.1Bi3+离子激活荧光材料 (9)

1.5.2铋基光催化材料 (9)

1.5.3其他应用 (9)

1.6课题的研究背景、意义及主要内容 (10)

参考文献 (11)

第二章Ca2Sb2O7:xBi3+荧光材料的制备和表征 (15)

2.1实验 (15)

2.1.1实验药品及仪器 (15)

2.1.2共沉淀法制备Ca2Sb2O7:xBi3+前驱体 (16)

2.2性能表征 (16)

2.2.1X射线衍射(XRD) (16)

2.2.2扫描电子显微镜(SEM) (17)

2.2.3紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis DRS) (17)

2.2.4荧光光谱(PL) (17)

2.3结果与讨论 (18)

2.3.1样品的结构表征 (18)

2.3.2样品的形貌表征 (20)

2.3.3Ca2Sb2O7:1.5%Bi3+的XPS分析 (20)

2.3.4红外光谱 (21)

2.3.5紫外-可见漫反射光谱 (22)

2.3.6荧光光谱(PL) (23)

2.3.7荧光衰减 (25)

2.3.8CIE色坐标 (26)

2.4本章小结 (26)

参考文献 (28)

第三章Na3Bi(PO4)2:xEu3+的制备及荧光性能研究 (30)

3.1实验 (30)

3.1.1药品及仪器 (30)

3.1.2实验流程 (31)

3.2结果与讨论 (32)

3.2.1样品的物相表征 (32)

3.2.2样品的形貌表征 (34)

3.2.3紫外-可见漫反射表征 (35)

3.2.4EDS测试 (35)

3.2.5样品的发光性能表征 (36)

3.3发光机理研究 (37)

3.4本章小结 (38)

参考文献 (39)

第四章NaBi7P2O16的光催化性能研究 (40)

4.1实验 (40)

4.1.1实验药品及仪器 (40)

4.1.2低温熔盐法制备NaBi7P2O16 (41)

4.2结果与讨论 (42)

4.2.1NaBi7P2O16的XRD表征 (42)

4.2.2形貌分析 (42)

4.2.3紫外-可见漫发射表征 (43)

4.2.4氮气吸附-脱附实验 (43)

4.2.5纳米粉体的光催化性能研究 (44)

4.3光催化机理研究 (46)

4.4本章小结 (46)

参考文献 (48)

第五章结论及展望 (49)

5.1论文结论 (49)

5.2展望 (49)

攻读硕士学位期间出版或公开发表的论著、论文 (51)

致谢 (52)

几种铋基功能纳米材料的制备及性能研究第一章

第一章绪论

1.1引言

材料是现代科技的三大基础之一，随着现代科学技术的飞速发展，人们对材料的要求越来越高，材料的种类不断丰富、性能不断提升。目前，纳米材料，作为一种新兴材料，正处在蓬勃发展的阶段；由于纳米材料独特的结构与优良的性能，渐渐形成满足人们生产需要的新兴产业。纳米材料作为当今科研的前沿热点，不光吸引了一大批科研人员的投入，同时也在国内民众中掀起一股“纳米热潮”。可以预见，在未来，越来越多的纳米科技将被研发并进入人们的现实生活中。

纳米材料在广义上主要是指在三维空间尺寸范围内，至少在其中一个维度上处于纳米尺寸范围(0.1-100nm)，也包括由这些纳米尺寸为基本单元构成的材料。按照材料在三维空间上的约束，可以细分为以下四种：零维材料，如原子团簇或量子点[1]；一维材料，如纳米线、纳米管、纳米棒等材料[2-4]；二维材料，如纳米薄膜或层状材料[5,6]；微观上由零维、一维、二维构成的块体材料，如纳米陶瓷、纳米玻璃等[7]。纳米材料因其独特的结构，在物理、生物、化学、医学等领域表现出与块体材料相迥异的性能[8-10]，使得纳米功能材料在许多领域具有深入广泛的应用前景，纳米材料的几个基本性质包括：

(1)小尺寸效应

当纳米颗粒的尺寸与光波波长、电子的德布罗意波波长、超导状态的相干波长或者透射深度等物理的特征尺寸相当或是更小时，晶体周期性的边界条件就会被破坏，纳米粒子的表面层附近的原子密度就会减小，纳米颗粒将表现出新的理化性能，这种效应被称为小尺寸效应[11,12]。例如：所有金属的超细颗粒都将变为黑色；纳米颗粒的熔点降低，可使材料的烧结温度大大降低。

(2)量子尺寸效应

依据能带理论，在高温或宏观条件下，金属费米能级附近电子能级一般是连续的，但在微观状态下，当颗粒的粒子足够小时，费米能级附近的电子能级会变成量子化的非定域分子轨道离散的状态，即带隙变小。分立的电子能级对纳米粒子的光物理和光化学性能产生很大影响，如纳米晶石半导体相比大颗粒，导带更低，价带更高，禁带