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水合磷酸釔即具有礦物針磷釔鉺礦(churchite)的晶體結構的磷酸釔。稀土磷酸鹽具有良好的化學穩定性和熱穩定性，并且具有折光率大，聲子能量低等優點廣泛用作發光材料的基質。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，不會產生f-f躍遷，也就不會產生無輻射躍遷從而額外消耗能量，因此磷酸釔常作為發光基質的首選材料，也是目前稀土材料化學領域研究的熱點之一。
過渡金屬氧化物因其多樣性的價電子結構,使其具有豐富物理和化學性質,并顯示出在光學、磁學、催化和電池等領域廣泛的應用前景。通過對過渡金屬氧化物納米材料的有效合成,探索其合成機制,進而實現對目標納米結構的尺寸、化學組成及物性的有效調控,對于進一步探索結構與物性的關聯具有重要作用。通過一系列的化學手段,將納米晶“自下而上”的集成,即組裝成具有更高級結構的功能體,對實現按照人們的意愿設計合成功能材料具有重要意義。清華大學霍子揚在過渡金屬氧化物納米結構合成新方法的設計、合成機制,功能組裝及物性等方面進行了系統的探索研究。
基于相轉移和相分離的機制,成功制備了尺寸均勻的水合磷酸釔納米晶;對納米晶的形貌和尺寸進行了調控,并探討了納米晶形成和形貌演化的機理,豐富和發展了稀土納米結構的合成方法。通過利用納米晶表面有機長鏈的交疊產生的相互作用,實現了對納米晶的2維組裝,為從納米晶向高級超結構的組裝奠定了實驗基礎。
基于硝酸鈰銨具有穩定的二十面體結構,以其前驅物,發展了液相大量合成3nm氧化鈰納米晶的方法,并研究了其負載金后的催化性能;通過增加體系中反應物的濃度,直接制備了具有有序超結構的膠體納米粒子,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構膠體粒子的形成和應用提供了實驗依據。設計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,對納米晶進行了組裝,并研究了其催化和電池性能。設計了基于層狀結構的有機分子與無機物復合雙分子層,發展出了通用的合成超細(2 nm以下)過渡金屬及其氧化納米結構的方法;在實驗上方法上,實現了納米晶合成與組裝的結合,成功的構建了具有應用前景的功能組裝體。
[1] 霍子揚. 過渡金屬氧化物納米結構的調控合成、組裝及其性能研究[D].清華大學,2009.
[2] [中國發明] CN201910451120.6 一種納米磷酸釔的制備方法