溶剂热微乳法制备纳米碳酸锶及其表征大学论文.doc

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题目：溶剂热微乳法制备纳米碳酸锶及其表征

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溶剂热微乳法制备纳米碳酸锶及其表征
摘要：本文以硝酸锶和碳酸铵为原料、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)/正丁醇/水/正庚烷微乳液为溶剂，利用溶剂热微乳法制备碳酸锶纳米材料。主要考察Wo的大小、反应温度T对碳酸锶结构和形貌的影响。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和傅立叶变换红外光谱(FI-IR)对产物进行了表征。结果表明，除了150℃条件外，不同条件下得到的碳酸锶粉体的晶型均为斜方晶系；在Wo = 20时，反应温度为室温、120℃条件下制得的样品是由近似球形颗粒组成；反应温度为150℃得到的产品为棒状结构，表明反应温度对碳酸锶的形貌有影响。
关键词：溶剂热微乳法；碳酸锶；纳米材料
Research Progress of Microemulsion-Assisted Solvothermal Method for Preparing strontium carbonate Nanomaterials

(School of Chemistry and Materials Science Ludong University Yantai 264025)
Abstract Using strontium nitrate and ammonium carbonate as strontium and carbonate source, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB)/n-butanol/H2O/heptane as solvent, SrCO3 nanomaterials were synthesized by Microemulsion-assisted solvothermal method. The effects of Wo (ratio of surfactant to cosurfactant) and reaction temperature on the structure and shape of crystals were mainly investigated. The purified SrCO3 crystals was characterized by X-ray diffraction (XRD), fourier transition infrared spectroscopy (FT-IR), and transmission electron microscope (TEM). The results showed that in adddition to the reaction temperature of 150℃, strontium carbonate nanomaterials synthesized under other condition were orthorhombic crystal, and when Wo was fixed as 20, the samples consisted of approximately spherical particles at room temperature and 120℃, and the rod-like structure were observed at 150℃, Which indicated the morphology of SrCO3 crystals were affected by the reaction temperature.
Key Words Microemulsion-assisted solvothermal method; Strontium carbonate; Nanomaterials

目 录

1引言 1
1.1纳米碳酸锶的性质 1
1.2纳米碳酸锶的制备方法 1
1.3溶剂热微乳法 3
1.4溶剂热微乳法中影响纳米粒子制备的因素 4
1.5选题的目的和意义 6
2 实验部分 6
2.1实验仪器和试剂 6
2.2实验过程 7
3 结果与讨论 8
3.1 XRD分析 8
3.2 反应温度的影响 9
3.3红外光谱图分析 10
3.4 形貌分析 10
4 .结论 12
参考文献 12

1引言
纳米碳酸锶是21 世纪发展起来的新型纳米固体材料，由于碳酸锶粒子达到纳米水平后，其晶体的表面电子结构发生变化，产生了大尺度碳酸锶不具有的新特性。从而在电子工业、磁性材料、陶瓷釉及特种玻璃等许多领域有着更广泛的应用[1]。
1.1纳米碳酸锶的性质
以纳米碳酸锶为添加剂制成的样品具有十分优异的性能，如高磁导率、低损耗、高饱和磁化强度等性质，可应用于开关电源、变压器、传感器、电容器、扬声器、阻尼器件、磁印刷等，可实现器件的微型化、轻型化、高频化以及多功能化[2]。
用纳米碳酸锶制备彩色显象管，由于纳米碳酸锶具有很强的吸收X射线的能力，在0.33~0.77范围内能有效地隔绝放射线，还能显著改进玻璃的折射指数及熔融玻璃的流动性能，因此利用其生产彩象管具有重量轻、图象清晰、变形小等优点。在计算机、电视机等电子领域有广泛应用前景。用纳米碳酸锶制备磁性材料，不仅烧结温度可降低数百度，使所得的锶铁氧体具有成本低、密度小、矫顽力高等特点，适应电子设备向小型化方向发展，在汽车、家电、电子信息产业有广阔前景。
用纳米碳酸锶制备涂料和釉料，不仅能使涂层产生丰富而神秘的颜色效应，还具有防污、防尘、耐磨、防火等功能，同时可减弱紫外线等射线的操作作用，使之更具耐久性[3]。
1.2纳米碳酸锶的制备方法
纳米材料的合理制备是其应用基础，制备方法按照物料的状态可分为固相法、气相法和液相法，其中尤以液相化学法应用最广[3,4]。近年来，人们尝试采用各种方法将碳酸锶制成纳米材料，对粒度进行有效控制，并将其初步应用于实际，收到非常好的效果。例如用纳米级碳酸锶制成的合金磁粉的尺寸约80nm，锶铁氧体磁粉的尺寸约40nm，用它们可以制成量子磁盘，利用磁纳米线的存储特性，记录密度400Gb/ in2 [5] 。
目前，我国有些单位已开始了纳米碳酸锶的研制和开发，并已取得初步进展。下面简单介绍几种制备纳米碳酸锶的常用方法，并对各种方法的特点进行探讨。
1.2.1液相反应法
纳米微粒的液相制备方法中，常伴随着化学反应过程，其原理是：选择一至几种可溶性金属化合物配成溶液，再选择合适的沉淀剂或通过水解、蒸发、升华等过程，将含金属离子的化合物沉淀或结晶出来，经热处理后得到纳米粉体[6]。在液相反应法制备过程中，常用的设备是搅拌槽式反应器。
温传庚等[7]根据反应胶粒析出机理及实验原理，采用两种溶液快速高强度机械混合沉淀法，并控制溶液最终pH ≥10，让沉淀爆发性快速生成，然后用NH4OH 和NH4HCO3 清洗液过滤，洗涤，制备了碳酸锶纳米粉体。经透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)表征，获得的碳酸锶纳米粉体平均粒径为2913 nm，分散性良好，晶型为斜方晶系。
该方法具有原料易得、过程简单、反应条件温和、成本较低等优点，但同时存在粒度分布不均且不易控制、粒度不够细化、 批次间产品质量重现性差和工业放大困难等缺点。
1.2.2超重力反应沉淀法
超重力技术就是利用旋转填料床中产生的强大离心力形成的超重力环境，使气液的流速及填料的比表面积大大提高而不液泛，装置内的混合传质得到了极大强化，传质系数较常规设备提高10～1000倍，此时微观混合均匀化特征时间tm = 014～0104ms 或更小(视操作条件而定)，故tm < tN (tN成核特征时间，即成核诱导期，约为1ms级)。这可使成核过程在微观均匀的环境中进行，从而使成核过程可控，粒度分布窄化。超重力法克服了常重力法的缺点，在超重力旋转填充床中，tm 在10μs量级，可证tm < tN，因此，选择超重力旋转填充床作为反应器，通过反应结晶沉淀来合成纳米颗粒，在理论上是合理的。这就是超重力反应沉淀法合成纳米颗粒技术的思想来源和理论依据，也是本技术独创性的关键内涵[8]。
刘骥等[9,10]在旋转填充床中采用液-液相法合成了平均粒径为30～40 nm、粒度分布窄的碳酸锶纳米粉体。北京化工大学超重力研究中心将超重力过滤机(旋转填充床) 用于纳米碳酸锶的制取，通过控制原料的浓度、添加剂的数量、反应速度和反应温度得到平均粒径30nm 左右的纳米级碳酸锶产品，而且粒径范围特别窄。整个反应过程在室温下进行，操作简单，易于工业化。
超重力技术以其显著的特点，将成为纳米碳酸锶制备的主要方法之一，同时工艺简单、操作方便、易于实现工业化生产，符合绿色化学理念的低温固相反应技术也将以粒径均匀且粒度可控的特点在纳米碳酸锶的制备研究中发挥更加重要的作用。
1.2.3微波反应法
近年来，微波合成作为一种化学合成技术得到了广泛的应用。采用微波技术进行化学合成不但可以大大提高反应速率(2～3个数量级)，节省大量能源和时间，而且由于微波独特的非热传递式的加热方式，使得微波的热效应和非热效应同时影响化学反应的进行，比传统合成方法更能得到结构完好、形态均一的产品，甚至是一些传统合成方法不能得到的产品。
Ma等[11]利用微波技术，以Sr(NO3)2 、(NH4)2CO3和乙二胺在90℃的水溶液中反应并合成了具有一维纳米结构的碳酸锶，通过X-射线衍射(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM) 和选区电子衍射 (SAED) 等技术进行了表征，产品具有特殊形貌的一维纳米结构。
微波反应法操作方便、升温速率大、产率高、成本低，但易出现局部过热，同时该工艺尚停留在实验研究阶段，工艺稳定性差，离实际工业化批量生产还有很长的路要走。
1.2.4微乳液法
一般情况下，将两种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径1～100nm的分散体系即微乳液，是近年来发展起来的一种制备纳米粉体的方法。微乳液制备纳米颗粒的特点在于[12]：粒子表面包有一层表面活性剂分子，使颗粒间不易团聚；通过选择不同的表面活性剂可对颗粒表面进行修饰，控制颗粒的大小，并通过调节水与表面活性剂的物质的量比、反应物的浓度、表面活性剂类型、电解质的加量和反应温度等来制取合适的纳米颗粒。
王世权[13]等采用微乳液法制备了分散均匀的纺锤状碳酸锶粒子：将一定浓度的氯化锶溶液、碳酸铵水溶液分别制备成W/ O 型微乳液体系，在一定温度下以等化学计量进行混合，恒温老化后在转速3000r·min-1的离心机中分离，最后将沉淀洗涤数次并经干燥，即可得纳米碳酸锶粉体材料，粒子大小在5～100 nm 之间。
微乳液法具有设备简单、反应条件温和、成本较低、适应面广等优点，但存在粒度分布不均且不易控制、微乳液可控制备难度较大、材料的粒径分布范围较宽、工业放大困难等缺点，极大地限制了该技术的应用。
1.2.5低温固相反应
与上述几种液相化学法相比，固相反应法具有高选择性、高产率、低能耗、工艺简单等特点。固相反应可分为四个阶段：扩散—反应—成核—生长，即在整个反应热力学可行的条件下，参与固相反应的反应物分子必须首先可以长距离移动，使两个反应物分子充分接触而发生化学反应，生成产物分子，当产物分子积累到一定程度，会出现产物的晶核，随着晶核的生长，达到一定的大小后便有产物的独立晶相产生。
毛祥武[14]等应用低温固相化学反应技术，在催化剂的作用下以SrCl2·6H2O 与Na2CO3为原料计量混合并研磨，经固相反应合成碳酸锶纳米粉体，考察了研磨时间、温度、沉淀剂及表面活性剂对样品性质的影响，用XRD与TEM进行表征，证明固相反应进行得很完全，产品为纯碳酸锶，其粒度为80nm 左右，且粒度分布均匀。
该方法操作简单，转化率高，样品性能好，粒径均匀且粒度可控，操作方便，污染少，易于实现工业化生产。主要反应过程不使用溶剂，实现了原子经济反应，符合绿色化学理念。
1.3溶剂热微乳法
纳米颗粒由于其粒径小，比表面积大使得纳米粒子在高能状态下表现得很不稳定，从而使尺寸和形貌难以控制，这一直是纳米材料科学研究中的难点问题。 寻找一种设备简单易行的制备方法，且要求制备出的纳米粒子粒径小、可控制且分布均匀，纳米颗粒之间不团聚或具有很好的分散性，是人们关注的问题。 微乳液法和溶剂热法可以满足这方面的要求，这两种方法的联合兼具了两种方法的优越性，因此产生了新的软化学法：溶剂热微乳法。
1.3.1溶剂热微乳法的含义及其制备原理
微乳液(Microemulsion)最早是由英国科学家Schulman 和Hoar在1943年提出的。它是由油、水(盐水) 和表面活性剂、助表面活性剂在适当的比例下自发形成的透明或半透明、各向同性的热力学体系。根据微乳液体系中油/水比例及其微观结构, 可以将其分为正向的水包油(O/W)和反向的油包水(W/O)两种类型。在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般都是W/O型微乳液。
溶剂热法是指在密闭体系中，以水或有机物为溶剂，在一定的温度下，溶剂自生的压力下，反应物进行混合、反应生成通常条件下难以合成的化合物的一种方法。
溶剂热微乳法实质上是将微乳液进行热处理的一种方法，整个过程是经历了一个成核、自组装和结晶长大的过程。该方法是结合了微乳液法易控制粒径尺寸和溶剂热法的低温特点，成为近年来广为研究的纳米材料制备方法。此方法为纳米粒子的形成和生长方面提供了一个良好的环境，通过改变反应温度、水和表面活性剂的摩尔比(W)、助表面活性剂的浓度、反应物的种类和浓度等可以控制合成不同形貌的纳米晶。
在采用溶剂热微乳法制备纳米材料的过程中，多采用双乳体系。双乳型体系是将两种或多种反应物分别增溶于相同的微乳体系，然后将两种组分在一定条件下进行混合，由于胶团间的碰撞，发生了水核内物质交换或物质传递，发生化学反应并在水核内成核[20]；然后在表面活性剂和助表面活性剂的作用下，微乳胶团按一定方向发生自组装，形成不同形貌的晶核；加热和延长反应时间，促进了粒子的结晶和生长。其中在微乳体系中成核这一过程中，水核的大小影响粒子的形貌和尺寸。
溶剂热微乳法制备纳米材料具有操作简单，实验设备要求不高，采用这种方法制备出的纳米粒子粒径小，分布窄且易于控制，产物的分散性好、形貌多异，这些优点是其它方法不可比拟的。
1.4溶剂热微乳法中影响纳米粒子制备的因素
1.4.1水核半径的大小
通常用Wo表示反胶束的含水量Wo = [H2O]/[Surfactant](即水与表面活性剂的物质的量浓度之比)。Wo的变化，显著影响了反胶束“水池”的大小，研究表明：相同条件、制备相同微粒的情况下，在一定范围内，水核半径R与Wo呈线性比例关系。
在反相微乳液中，纳米微粒的成核、增长都是在纳米的微水池中进行的，而这个微水池的尺寸又是由水核的大小控制[15]。对于常用的水/AOT/异辛烷微乳液体系，在一定范围内，水核的半径R与水含量Wo的关系有：R = 0.15Wo，即水核的大小随体系中水含量的增加而增大[16]。Lal M等[17]以AOT为表面活性剂通过水溶性单体前驱物碱催化反应，得到纳米尺寸的PPV(聚对苯乙炔)聚合物，并通过改变n 值得到不同尺寸的纳米颗粒。Zhang J 等[18]在CTAB /正己醇/正庚烷的反相微乳液体系中制得了超细CdS粉体，实验得出：随着Wo值的增大，产物粒径也增大。
1.4.2微乳液的界面强度
在微乳液的体系中，界面膜强度是影响纳米颗粒成核、尺寸大小的一个重要因素。如果混和界面强度较低，胶束在相互碰撞时界面膜易被打开，导致不同水核内的粒子之间发生物质交换，使得产物的粒径难以控制；界面强度过高时，胶束之间难以发生物质交换，反应无法顺利进行；实验证明：当微乳液体系中含水量增大时，界面醇含量会增加，这时界面膜强度减小。醇的碳氢链越短、油的碳氢链越长，则界面膜的强度越小，反之界面膜强度越大。
1.4.3反应物的浓度
适当调节反应物的浓度，可在一定程度上控制纳米粒子的尺寸。当反应物之一的浓度增大，大于胶束内成核的临界浓度时，每个胶束内反应物离子的个数增多，反应物之间相互的碰撞增多，产物成核、增长的过程比反应物等量时多。陆胜等[19]利用PEG +正丁醇/正庚烷/水溶液配制W/O型微乳液，制备了粒度小于80nm的Al(OH)3纳米粉体。实验结果表明：反应物浓度过低，生成同样的沉淀将消耗更多的有机相物质，生产成本高；反应物浓度过高，又会因体系黏度过大，不利于碳化物和沉淀的生成。
1.4.4表面活性剂的影响
表面活性剂是一种两亲性分子，是构成微乳液的主要成分。在W/O型微乳液中，表面活性剂溶解在有机溶剂中，其浓度超过临界胶束浓度时形成亲水基朝内、疏水基朝外的液体颗粒结构，水相作为纳米液滴的形式分散在表面活性剂和助表面活性剂组成的微小液滴中。
用于形成W/O微乳液的表面活性剂种类很多，常用的有阴离子型表面活性剂AOT(二( 2-乙基己基) 磺基琥珀酸钠)、DBS (十二烷基苯磺酸钠)、SDS(十二烷基磺酸钠)；阳离子型表面活性剂CTAB( 十六烷基三甲基溴化铵) 以及非离子型表面活性剂Triton X-100、C12E5、NP系列(聚氧乙烯醚类)表面活性剂等。表面活性剂在微乳液体系中不但能够降低水/油界面的表面张力，影响所形成液滴的曲率等热力学性质，而且因为反应结束时表面活性剂所形成的膜包覆盖于沉淀表面阻止了沉淀的进一步生成，表面活性剂膜的韧性又会对粒子的大小有影响。因此, 表面活性剂种类的选择对合成纳米微粒的性质和质量是至关重要的。不同表面活性剂其形成微小液滴的聚集数不同，因而构成的水核大小和形状也不同。研究表明，对于不同类型的表面活性剂，若碳原子数相同， 则所形成的微小液滴聚集数大小顺序是非离子表面活性剂<阳离子表面活性剂<阴离子表面活性剂。
另外，表面活性剂浓度不同，在反胶束中形成的纳米微粒的粒径大小及粒子的稳定性也不同。研究表明，当表面活性剂浓度增大时, 反胶束尺寸增大但数目减少，因而生成的纳米微粒变大。但另一方面，当表面活性剂浓度增大时，过多的表面活性剂分子覆盖在粒子表面阻止晶核的进一步生长，最终结果可能会导致纳米微粒的粒径略有减小。
1.4.5助表面活性剂的影响
在一定范围内，随助表面活性剂用量的增加，W/O型微乳液法制得的粒子粒径也逐渐减小。因为助表面活性剂分子可填充在表面活性剂的空穴中，增强了胶束的空间位阻，从而增加了胶束的膜强度，使制得的纳米微粒粒径减小且稳定存在。但不同结构的助表面活性剂及其含量对反胶束的界面膜强度有着不同的影响。当助表面活性剂含量增加或填充的助表面活性剂碳氢链较短时，界面膜强度的增大幅度较小。这是因为构成反胶束的助表面活性剂一般为醇，通常醇的碳氢链比表面活性剂的碳氢链短。因此，当胶束界面的醇含量增加或加入醇的碳氢链较短时，界面膜的空隙变大，界面膜强度减小。
1.4.6其他因素
如反应时间、环境温度、陈化时间等都对超微颗粒的形成也有着复杂的影响。此外，搅拌速度、化学反应速率、成核速率、微乳液碰撞速率、交换速率、微乳液的pH值等因素也会对粒子产生影响。
1.5选题的目的和意义
目前，世界工业对高纯级以上的碳酸锶的需求越来越大。在未来几年内，碳酸锶产品升级换代的主攻方向当属高纯碳酸锶和纳米级碳酸锶。而且，特殊用途碳酸锶对理化特性纯度、粒子形状、粒度分布、平均粒径及密度等的要求越来越严格，溶剂热微乳法能通过改变反应温度、水和表面活性剂的摩尔比(Wo)、助表面活性剂的浓度、反应物的种类和浓度等反应参数制备出粒径小，分布窄且易于控制，产物的分散性好、形貌多异的纳米粒子。本论文以硝酸锶和碳酸铵为原料，CTAB/正丁醇/水/正庚烷微乳液为溶剂，利用溶剂热法在固定反应温度条件下通过改变Wo值和在固定Wo的条件下，通过改变反应温度制备碳酸锶纳米粒子，并且对其进行表征。考察水核的大小(Wo) 和反应温度对碳酸锶的结构和形貌的影响。
2 实验部分
2.1实验仪器和试剂
2.1.1实验仪器
电子天平 FC204 上海精科天平仪表厂
磁力搅拌器 79-1 金坛市恒丰仪器厂
电热恒温干燥箱 101 龙口市先科仪器公司
电热恒温鼓风干燥箱 DGH-9070A 上海精宏仪器设备有限公司实验仪器厂
真空干燥箱 DZF-6050 上海精宏仪器设备有限公司实验仪器厂
台式离心机 TDL80-2B 上海安亭科学仪器厂
水热反应釜 25mL 安徽合肥
2.1.2实验药品
硝酸锶 Sr(NO3)2 分析纯 天津市瑞金特化学品有限公司
碳酸铵 (NH4)2CO3 分析纯 上海化学试剂总厂
CTAB C19H42BrN 分析纯 天津市瑞金特化学品有限公司
正丁醇 C4H9OH 分析纯 天津市瑞金特化学品有限公司
正庚烷 CH3(CH2)5CH3 分析纯 天津市瑞金特化学品有限公司
无水乙醇CH3CH2OH 分析纯 天津市瑞金特化学品有限公司
2.2实验过程
2.2.1 微乳液的制备
用电子天平称取两份2.162gCTAB于两个50ml烧杯中，分别移取两份19ml正庚烷 和2ml正丁醇于上述两个烧杯中。将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌5min，用移量管移取1.6ml的1mol/L的Sr(NO3)2慢慢滴加到一个烧杯中，移取1.6ml的1mol/L的(NH4)2CO3慢慢滴加到另一个烧杯中，然后搅拌至溶液澄清，配成两份Wo = 20的微乳液。
2.2.2 SrCO3粉体的制备
将(NH4)2CO3微乳液用滴管慢慢滴加到Sr(NO3)2微乳液中，搅拌30min。将微乳液转移到25ml的高压釜中，置于120℃的电热恒温干燥箱中反应8h。反应完成后，将所得的白色沉淀转移到离心管中离心，依次用去蒸馏水、无水乙醇洗涤三次。室温干燥得到碳酸锶样品。
为考察水核的大小对产物的影响，利用上述方法分别配制Wo = 10、15、20、25的微乳液进行实验。
为考察反应温度对产物的影响，在Wo = 20条件下，将盛有相同浓度反应物的反应釜置于加热温度为90℃、150℃和室温，进行实验。
2.2.3 样品的表征
样品的晶相分析在日本理学RigakuD/max2500VPC18kw转靶X-射线粉末多晶衍射仪(XRD)上进行，采用Cu-Kα靶(入射波长λ=0.15406 nm)，管电压40 kV，管电流30 mA。样品的红外光谱在美国尼高力仪器公司生产的傅立叶变换红外光谱仪MAGNA550进行。采用日本电子公司生产的JEM-1230型的透射电镜对样品的形貌进行表征。
3 结果与讨论
3.1 XRD分析
3.1.1 w值的影响
当反应物浓度为1mol.L-1时，考察了w值对产物晶型的影响。由于w值太大达到40时体系已变的浑浊而不再形成微乳液，因此主要考察w值为10、15、20和25的情况。保持反应温度为室温，分别在w值为15、20和25的条件下制备SrCO3样品，其XRD图示于3-1。从图中可以看出，在2θ值为20~50°间样品显示多重衍射峰。其中在20.57°，25.20°，29.65°，35.51°，35.40°，36.51°，41.52°，44.12°，45.60°，46.71°，47.64°，50.05°等位置附近出现特征衍射强峰，分别对应于(011)，(111)，(200)，(201)，(211)，(013)，(022)，(122)，(104)，(220)，(213)和(311)等衍射面，属于典型的斜方晶型SrCO3晶体。对比不同w下的XRD图，发现随着w增大，特征衍射峰的强度增强，并且半峰宽变窄，可以说明，样品的结晶度增强，但粒度变大。

图3-1 室温下，不同Wo时所得SrCO3粉体的X-射线衍射图
A. Wo=15; B. Wo=20; C. Wo=25

图3-2为反应温度为120℃，在Wo值为10，15，20，25时得到的产物的XRD图。不同Wo值得到的产物峰的位置都与标准卡FDF#05-04181（SrCO3）相吻合，表明制得的超细粉体仍是斜方晶系的碳酸锶。与图3-1相比较，峰的宽度差不多，但峰的强度明显增强。该情况说明，溶剂热微乳法所得产物结晶度比普通微乳法要好。

图3-2 T=120℃，不同Wo 时所得SrCO3粉体的X-射线衍射图
A: Wo=10; B: Wo=15; C: Wo=20; D: Wo=25
3.1.2 反应温度的影响
当反应物浓度为1mol.L-1时，固定Wo = 20，分别在反应温度为室温、90℃、120℃和150℃条件下制备碳酸锶产品，其XRD谱图示于图3-3。从图中可以看出，温度为室温、90℃、120℃下所得产物的每个吸收峰都与标准卡相吻合，晶型为斜方晶系。并且随着温度的升高，峰的强度增强，结晶度越好。而反应温度为150℃的产物的XRD图，与其它温度下的有所不同，除了(111)，(013)，(122)和(311)晶面与低温产品相同外，它在2θ为19.79°，38.50°和40.36°处都有很强的吸收峰，而且其他杂峰较多，这可能是由于产品的晶型发生改变引起的。

图3-3 Wo=20，不同反应温度时所得SrCO3粉体的X-射线衍射图
A. T=室温; B. T=90℃; C. T=120℃; D. T=150℃

3.3红外光谱图分析
为了进一步印证XRD结果，通过红外光谱对样品作了进一步表征。图3-4为w=20时不同温度下的产物的傅立叶变换红外光谱图。从图中可以看出，不同温度下所得产品在858.18cm-1，1484.94 cm-1和1072.29cm-1处均有吸收峰，该峰对应碳酸锶粒子的特征吸收峰，进一步证明了制得的的样品为SrCO3粉体。在3439.41cm-1和705.83cm-1处的强吸收峰是OH- 特征峰。在反应温度为150℃的产物的红外光谱图，与其它温度下的有所不同，它在1072.25和1772.29处的吸收峰较弱且较宽，而且杂峰较多。这可能是由于粒子的晶型发生了变化引起的。进一步证实了图3-3所得到的结论。

图3-4 Wo=20，不同反应温度时所得SrCO3粉体的红外光谱
A: T=室温; B: T=120℃; C: T=150℃
3.4 形貌分析
图3-5为在Wo = 20条件下，反应温度为室温、120℃、150℃时得到的SrCO3粉体TEM图。图A和B是在室温条件下得到的样品，从全貌图A中可以看出样品看似呈长条状，形状比较规则，从放大图B中可看出，A中的长条状是由平均粒径大约在100nm的近似球形颗粒沿一定方向排列在一起形成的。图C和D是在温度为120℃条件下得到的样品，和图A相比，图C中的样品虽也呈条状，但明显变短，从右边放大图D中可看出，C中的长条仍由小颗粒组成，只是部分颗粒杂乱的聚在一起，小颗粒的大小基本处于80nm左右。图E和F是在温度为150℃条件下得到的样品，和前两个温度所得的样品相比，该样品为实心的棒状结构，棒的直径大约在100nm左右，棒的长度大约在800nm左右，长径比为8 。根据刚才的分析，前两种温度的样品是由近似球形颗粒组成，后一种是棒状结构。正是由于结构的不同导致在150℃条件下的得到的晶体的XRD图与室温和120℃的不同。

A B
C D

E F
3-5 Wo = 20，不同反应温度时得到的SrCO3粉体TEM图
图A和B: 室温; C和D: 120℃; E和F: 150℃
4.结论
本文采用CTAB/正庚烷/正丁醇/水微乳液体系，利用溶剂热微乳法制备出纳米SrCO3粉体，该粉体经XRD、FI-IR 、TEM分析，得到以下结论：
(1) 利用XRD分析，说明得到的SrCO3粉体晶型为斜方晶系。并且水核的大小(Wo)和反应温度对碳酸锶的结晶度和粒径均有影响。
(2) 经过FI-IR分析，进一步证实了XRD分析所得到的结论。说明制得的产物是SrCO3粉体。
(3) 经过TEM分析，常温、120℃温度下得到的样品是由近似球形颗粒组成，而在150℃温度下得到的样品是棒状结构，表明反应温度对碳酸锶的形貌有影响。

参考文献
[1] 周大俊。由硝酸锶制取分析纯碳酸锶的研究[J]。无机盐工业，1994, 16 (2): 13-15.
[2] 陈建峰， 邹海魁，刘润静等。超重力反应沉淀法合成纳米材料及其应用[J ]。现代化工2001, 21 (9): 9-13.
[3] 杜仕国，施冬梅，韩其文。纳米颗粒的液相合成技术[J]。 粉末冶金技术,2000 ,18 (1): 46-50.
[4] 邓祥义，向兰，金涌。液相化学法制备纳米粉体材料的研究进展[J]。现代化工，2002, 22 (1): 19-21.
[5] 刘相果，彭晓东，刘江等。高纯碳酸锶的制备技术研究进展[J]。材料导报，2003, 17 (9): 54-57.
[6] 郑仕远，陈健，潘伟。湿化学法合成及应用[J]。材料导报，2000, 14 (9): 25-27.
[7] 温传庚，王开明，周英彦等。用特殊液相沉淀法制备纳米碳酸锶[J]。化工进展，2005, 24 (5): 549 -551.
[8] 陈建峰，邹海魁，刘润静等。超重力反应沉淀法合成纳米材料及其应用[J]。现代化工，2001, 21 (9): 9-12.
[9] 刘骥，向阳，郑冲等。旋转填充床内液-液法制备碳酸锶纳米粉体[J]。化工科技，1999, 7 (4): 11-14.
[10] 刘骥，郑冲，周绪美等。碳酸锶纳米粉体的制备研究[J]。无机盐工业，1999, 31 (6): 3-4.
[11] MA M. G., ZHU Y. J. Microwave synthesis of SrCO3 one - dimensional nanos[8] MA M G , ZHU Y J. tructures assembled from nanocrystalsusing ethylenediamine additive [J]. Materials Letters, 2007,11 (10): 3-4.
[12] 刘树信，王海滨，霍冀等。超细碳酸钡和碳酸锶制备研究进展[J]。无机盐工业，2007, 39 (8): 1-3.
[13] 王世权，伍世英，陈宗淇等，用微乳液法制备均分散碳酸锶粒子[J]。青岛化工学院学报，1996 , 17 (2): 126-128.
[14] 毛祥武，金卓仁。低温固相反应合成碳酸锶纳米粉体[J]。无机盐工业，2002, 34 (5): 13-14.
[15] HOTA A., SHINKHA J. B., KARTIC C. Synthesis of CdS-Ag2S core-shell/ composite nanoparticles using AOT/ n-heptane water microemul2sions [J] . Colloids and Surfaces, 2004, 232 (12): 119-127.
[16] HOLGER A., STEFAN K. Sulfated zirconia nanoparticles synthesized in reverse microemulsion : preparation and catalytic propertise [J ]. Langmuir, 2002, 18 (20): 7428-7435.
[17] LAL M, KUMAR N. D., JOSHI M. P. Polymerization in a reverse micellenonreactor : Preparation of processable poly (p-phenylenevinylene) withcontrolled conjugation length [J]. Chemistry of Materials, 1998, 10 (4): 1065-1068.
[18] ZHANG J., SUN L. D., LIAO C. S. Size control and photoluminescence enhancement of CdS nanoparticles prepared via reverse micelle method [J]. Solid State Communications, 2002, 124 (23): 45-48.
[19] 陆胜，方荣利，解哓斌。W/O型微乳液碳化法制备超细氢氧化铝粉体[J]。无机盐工业，2003, 25 (5): 18-20.

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