复杂氧化物一维纳米材料的熔盐合成及机制研究

三元复杂氧化物具有铁电、巨磁阻、非线性光学等新颖性能，其一维纳米材料的合成及性能研究是近年来纳米材料领域的热点之一。相比于一元及二元体系的众多合成途径，三元体系一维纳米材料的合成方法主要还是局限于液相合成，其固有的一些缺点，如结晶性较差限制了其应用的拓展。因此，发展简单、大规模、较为普适的复杂氧化物一维纳米材料制备方法在材料合成方面具有重要的意义。本项目以钛酸盐和铌酸盐体系为研究目标，拟通过熔盐法及基于熔盐反应的离子交换法实现碱金属钛酸盐/铌酸盐一维纳米材料物相、形状、尺寸的可控合成以及高对称性钙钛矿结构(以BaTiO3和KNbO3为目标)纳米线的合成，结合热力学计算深入研究熔盐合成复杂氧化物一维纳米材料的反应机理及一维生长机制，初步开展层状结构钛酸盐/铌酸盐一维纳米材料的光催化特性以及BaTiO3纳米线的铁电性能研究，为复杂氧化物一维纳米材料的大规模合成及实际应用提供试验基础及理论指导。

本项目按计划完成了任务书中的主要研究内容，取得的主要成果如下：(1) 通过工艺优化实现了Na2Ti3O7、Na2Ti6O13、KNb3O8等多种碱金属钛酸盐/铌酸盐一维纳米材料的选择性合成，并对熔盐合成复杂氧化物一维纳米材料生长机制进行了深入的分析；(2) 通过熔盐法合成了Na2Ti6O13单晶纳米环，详细分析了其结构信息，首次给出了细小纳米带通过缠绕形成纳米环的直接证据，并结合理论计算给出了影响纳米环产率的因素；(3) 以熔盐合成Na2Ti3O7纳米线为自牺牲模板，通过溶剂热法制备了具有管状特征的BaTiO3纳米颗粒自组装结构，其遗传了前驱体纳米线的一维特征即具有平直的内壁，并阐明了其形成机制，即Kirkendall效应和Ostwald熟化；(4) 以熔盐合成KNb3O8纳米带为前驱体，通过水热法合成了尺寸不同的KNbO3纳米线，与以Nb2O5为反应原料相比，反应时间大大缩短；通过工艺试验给出了KNbO3纳米线的形成机制，此外，还发现了层错缺陷与纳米线尺寸的关联性；(5) 系统评价了多种复杂氧化物一维纳米材料的光催化降解有机污染物、光催化分解水制氢、湿度敏感等性能，通过负载NiO促进电子-空穴的分离，显著提高了NaNbO3和KNbO3的光催化活性；(6) 通过扫描探针显微镜评价了单根KNbO3纳米线的铁电性能，为今后铁电纳米器件的应用奠定了基础。. 项目已发表SCI收录论文5篇，国际会议口头报告2篇，授权专利2项，已投稿和待发表论文5篇。