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水合磷酸釔即具有礦物針磷釔鉺礦(churchite)的晶體結(jié)構(gòu)的磷酸釔。稀土磷酸鹽具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且具有折光率大，聲子能量低等優(yōu)點(diǎn)廣泛用作發(fā)光材料的基質(zhì)。在這些稀土磷酸鹽中，釔離子的4f軌道上的電子處于全空的狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生f-f躍遷，也就不會(huì)產(chǎn)生無(wú)輻射躍遷從而額外消耗能量，因此磷酸釔常作為發(fā)光基質(zhì)的首選材料，也是目前稀土材料化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
過渡金屬氧化物因其多樣性的價(jià)電子結(jié)構(gòu),使其具有豐富物理和化學(xué)性質(zhì),并顯示出在光學(xué)、磁學(xué)、催化和電池等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用前景。通過對(duì)過渡金屬氧化物納米材料的有效合成,探索其合成機(jī)制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)納米結(jié)構(gòu)的尺寸、化學(xué)組成及物性的有效調(diào)控,對(duì)于進(jìn)一步探索結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)聯(lián)具有重要作用。通過一系列的化學(xué)手段,將納米晶“自下而上”的集成,即組裝成具有更高級(jí)結(jié)構(gòu)的功能體,對(duì)實(shí)現(xiàn)按照人們的意愿設(shè)計(jì)合成功能材料具有重要意義。清華大學(xué)霍子揚(yáng)在過渡金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)合成新方法的設(shè)計(jì)、合成機(jī)制,功能組裝及物性等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的探索研究。
基于相轉(zhuǎn)移和相分離的機(jī)制,成功制備了尺寸均勻的水合磷酸釔納米晶;對(duì)納米晶的形貌和尺寸進(jìn)行了調(diào)控,并探討了納米晶形成和形貌演化的機(jī)理,豐富和發(fā)展了稀土納米結(jié)構(gòu)的合成方法。通過利用納米晶表面有機(jī)長(zhǎng)鏈的交疊產(chǎn)生的相互作用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米晶的2維組裝,為從納米晶向高級(jí)超結(jié)構(gòu)的組裝奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
基于硝酸鈰銨具有穩(wěn)定的二十面體結(jié)構(gòu),以其前驅(qū)物,發(fā)展了液相大量合成3nm氧化鈰納米晶的方法,并研究了其負(fù)載金后的催化性能;通過增加體系中反應(yīng)物的濃度,直接制備了具有有序超結(jié)構(gòu)的膠體納米粒子,觀察到了納米晶在合成過程中的3維組裝行為,為探討具有有序超結(jié)構(gòu)膠體粒子的形成和應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。設(shè)計(jì)了液相合成不同形貌二氧化鈦納米晶的方法;通過利用水油體系形成的正相膠束,對(duì)納米晶進(jìn)行了組裝,并研究了其催化和電池性能。設(shè)計(jì)了基于層狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子與無(wú)機(jī)物復(fù)合雙分子層,發(fā)展出了通用的合成超細(xì)(2 nm以下)過渡金屬及其氧化納米結(jié)構(gòu)的方法;在實(shí)驗(yàn)上方法上,實(shí)現(xiàn)了納米晶合成與組裝的結(jié)合,成功的構(gòu)建了具有應(yīng)用前景的功能組裝體。
[1] 霍子揚(yáng). 過渡金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控合成、組裝及其性能研究[D].清華大學(xué),2009.
[2] [中國(guó)發(fā)明] CN201910451120.6 一種納米磷酸釔的制備方法