金属钒酸盐材料的合成及光学应用

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金属钒酸盐材料由于其独特的化学和物理性质,尤其是在光学和催化等方面与常规材料的不同特性,使得越来越多的科研工作者对它的合成、性质和应用进行深入细致的研究。本论文从钒酸盐材料出发,合成了大量高纯度且形貌均一的钒酸铕、钒酸银和钒酸铁,以此为代表,讨论稀土钒酸盐、贵金属钒酸盐和过渡金属钒酸盐的合成、性质及应用。其主要内容如下:(1)通过水热法大量合成了纯度高、形貌均一的EuVO4颗粒。这些颗粒直径为300nm,厚度为100nm,并且显示出EuVO4颗粒呈现中间凹陷的圆饼状,犹如人血红细胞一般。通过拉曼光谱和红外光谱,我们证明了这些制备好的EuVO4能够通过钒酸根与氨基酸和蛋白质的直接结合,显示了与组氨酸、牛血清白蛋白和细胞膜结合的能力。通过这种直接的结合方式,传统的镧系化合物在应用前所需的传统的功能化步骤得以避免,因而可以省去大量的时间和劳动,这使得稀土离子的应用变得更加广阔。实验还表明,基于其优异的荧光和结合性质,EuVO4可以成为有实用前景的生物监测剂。(2)通过水热法大量合成了高纯度,宽度均匀的AgVO3纳米带。得到的纳米带厚度在20-30nm,宽度在200nm,长度则有数百微米。通过拉曼光谱证明,该纳米带可以与组氨酸和酪氨酸结合。因此,当需要监测组氨酸和酪氨酸的时候,我们只需将钒酸银纳米线分别于这两种氨基酸溶液进行混合,做SERS mapping图像,从mapping图中的颜色变化就可以清晰地知道这两种氨基酸的存在和分布。这样的快速监测方法比高效液相色谱、薄层色谱和气相色谱等传统分析方法都要方便快捷。(3)通过水热法大量合成了高纯度的FeVO4-II纳米片。我们通过一系列的控制实验表面pH值和反应时间对产物的结构和形貌得到的纳米片长约2到4μm,宽500到1000nm,厚度仅为50nm。通过高分辨投射电子显微镜,我们知道得到它的暴露面是{010}面。更为重要的是FeVO4-II在催化方面的应用。它可以作为光催化剂,用来降解水中的有机污染物。因为FeVO4-II独特的超薄片状结构,使{010}面的催化效率第一次被确定。FeVO4-II本身的磁学性质使它可以简单的从反应体系中被分离出来。然后,{010}面显示了在空气中有微量乙醇气体存在的情况下,对乙醇气体的检测。由于FeVO4-II纳米片具有光催化降解和气敏的性质,它将会有很多潜在的应用。
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