中文--并行合成高结晶Zn-Al双层状金属氢氧化物和ZnO：相位之间的互变和光催化活性

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1、PDF外文：http:/ 中文 5662 字       外文翻译  （ 2013 届）   外文题目    Concomitant synthesis of highly crystalline ZnAl layered double hydroxide and ZnO: Phase interconversion and enhanced      photocatalytic activity              

2、                              译文题目    并行 合成高结晶 Zn-Al 双层状金属氢氧化物和 ZnO：相位  之间的互变和光催化活性                                    

3、    外文出处        Journal of Colloid and Interface Science                    第  1 页  共  12 页   ZnO 伴随合成高结晶 Zn-Al 双层状金属氢氧化物：  相位之间的互变和光催化活性  Kingshuk Dutta, Somnath Das, Amitava Pramanik 摘要： 具

4、有纳米结构的 金属氧化物 /氢氧化物已成为一个最有发展前景的材料，因为其独特的 、有吸引力的性能，在各种领域中被广泛应用。在本论文中，纳米 ZnO 伴随合成高结晶 Zn-Al 双层状金属氢氧化物（ ZnAl-LDH）是使用铝基作为模板。一方面，研究了在水热条件下溶液中 ZnO 在 LDH 相中生成了掺铝氧化锌（ AZO），另一方面，它提高了以铝基为模板的 LDH 的结晶度。由于铝盐的存在， LDH 板由自限性自然生长转向非自限性自然生长。相变过程中材料形成， AZO 在溶液中形成， ZnAl-LDH 在基板上结晶，在水溶液中已被证明其是有效的分解刚果红的光催化剂。  1、 引言 &n

5、bsp;在过去几年中，一维和二维平面的纳米结构形态已成功地 在一个密集的包装膜固体基板上形成，纳米结构在电子、光学、生物、医药和化学变化中北被广泛应用。这些纳米物质层次结构复杂，吸引了很多人。空间纹理排列导向的无机晶体材料同时具有宏观和纳米级别的单元，其具有独一无二的可被利用的性质，例如结构是各向异性、紧密、高比表面积的类似物具有机械强度强、多功能催化性能。  一种在基片上沉积形成的双层状金属氢氧化物（ LDH）材料，也被称为水滑石。水滑石具有二维层状结构，其结构是带正电荷的八面体，通式是 (M ,M )(OH)x的混合金属氢氧化物，类似结构有 Mg(OH)2，层间被阴 离子 An-

6、和水分子占据，使层结合在一起。  LDH 的化学成分可由分子式 M 1-xM x(OH)2x+(An-)x/nmH2O 来表示（ M 表示二价金属离子，如 Zn、 Mg、 Fe、 CO、 Ni； M 表示三价金属离子，如 Al、 Cr、 Ga； An-表示阴离子，如 23CO 、 24SO 、 3NO 、 Cl-）。由于 LDH 具有高比表面积和强吸附能力，可以使起化学反应的有效分子到达表面催化活性中心。所以分层生长的 LDH 纳米结构在生物学和催化学中有重大的应用。  最近的一些研究报告了制备和 LDH/水滑石相类似的物质，例如在不同基板上形成ZnAlCO3 和 ZnAl

7、2O4 薄膜。例如，刘军等人在 Zn-Al 基板上制备 Zn-Al 复合膜，其具有不同的结晶度。煅烧得到的 ZnO/ZnAl2O4 膜已被用来作为锂离子电池的负极材料。他们还报告了 ZnO 在 以铝为基板的 LDH 上二次生长。另外一种方法，段教授和他的小组以阳极氧化铝为基板合成了 Mg-Al LDH 薄膜，其煅烧、再水化的膜已被用来作为羟醛缩合的催化剂。高教授和他的同事报告称，在铝表面形成了多孔的 LDH 膜。然而，之前的研究报告没有明确的提出在不存在铝盐的条件下，一步法并行合成 ZnAl-NO3 和 ZnO晶体。虽然一些研究已报告了 LDH 材料的形态和结构，但是利用它作为光催化剂尚未有文

8、章发表。在本报告中，在分层基底上生长的纳米 LDH 薄膜，也存在相之间的转换，引起光反应电位的提高，在材料的两面都表现出来 。  第  2 页  共  12 页  氧化锌 （ ZnO）及其掺杂的材料，铝掺杂氧化锌（ AZO），也引起了人们的注意，因为它在室温下，电导率高、光催化活性好等优点，可被应用于多种领域，如可用于蓝紫色激光、透明晶体管和其它一些光电子器件。 ZnO 的合成在各种物理技术、水化学增长（ ACG）方面具有一定的优势，因为其价格低廉、节能和绿色，这主要是由于它的制备很少使用有机介质、表面活性剂或聚合物为模板。凭借 ACG 水热方

9、法， AZO 颗粒成功在溶液中产生，其光催化效率被利用。  在本研究中，我们开发出一种简便的一步水热法在铝基板和棒状氧化锌锌矿上生成多孔 Zn-Al LDH 结构，纯度和结晶度都较高。我们提出这样一种机制，基板不同产生的自限性生长使 LDH 和 ZnO 在同一溶液中表现出不同的成分和形貌。由于铝盐的存在，自然生长的 LDH 变化非自限性生长。我们还报告了当铝表面沉积的 LDH 相的结晶度提高，纯 Z nO 相会完全转变成纯 LDH 相。我们也报告了光催化性能高、多孔的、高结晶的 LDH 和 AZO 颗粒在相变化过程中得到。  2、 实验部分  2.1 实验材料 &

10、nbsp;实验中所有的试剂都是分析纯的，不需进一步提纯。硝酸锌水合物（ Zn(NO3)26H2O，分析纯，纯度： 99.0%）和硝酸铝（ Al(NO3)39H2O，分析纯，纯度： 98.0%）从印度的 Merck 公司购买得到。乌洛托品四胺（乌洛托品， C6H12N 4，纯度： 99.0 %），铝板（纯度 99.99%，厚度： 0.25mm）和刚果红（ C32H22N6Na2O6S2，染料含量： 85%）染料从 SigmaAldrich 公司采购。在所有实验过程中使用的蒸馏水有以下特点： pH=7.2，电导率 2x10-6 S cm-1，总含盐量 <0.5mg/L，浊度 <0.1N

11、TU。  2.2 同时合成 LDH 和 ZnO 在室温下，以摩尔比 1： 1 在三个 100ml 的烧杯中加入 50ml 的 Zn(NO3)26H2O（ 1.49g，0.1M）和 50ml 的乌洛托品（ 0.70 克， 0.1M）形成三种水溶液。按需要加入稀氨水（ 5mol/L）和稀硝酸 (1mol/L)调节三种溶液的 pH 分别为 7.5， 10 和 5。这三种溶液被分别称为实验1（ PH =7.5）、实验 2（ pH=10）和实验 3（ pH=5）。得到的溶液转移到 250ml 烧瓶中。一个干净的铝平板（面积 2x2cm2，厚度 0.25mm）由聚四氟乙烯丝固定，横向悬浮在溶液中

12、。在所有可能的情况下对两面沉降进行了分析研究。在实验室瓶子被密封，放置在烘箱中， 90 下保温 24h。  上面得到的溶液，从中取出铝板，水热处理后，用蒸馏水漂洗几遍，有大量的丙酮来促进干燥过程，然后放在烘箱中恒温 70 干燥 12h。铝基板上瓶底的沉积物被研究确定是 LDH。将留在瓶子里面的溶液离心，用蒸馏水洗涤几次，在烘箱中恒温 70 干燥12h，得到氧化锌，参看下文。  2.3 ZnO 相向 LDH 相转换  为了研究溶液中 Al3+的加入对铝板表面的沉积和粒子的形成的影响，设计了以下实验。分别用 50ml 的 Zn(NO3)26H2O（ 1.49g， 0.1M）和 50ml 的乌洛托品（ 0.70 克， 0.1M）