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基于KOH的水热合成从天然钛铁矿矿砂中组装成3D分级结构的富铁钛酸盐纳米片

论论资讯 | 2023-03-01 3热度

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KOH-Based Hydrothermal Synthesis of Iron-Rich Titanate Nanosheets Assembled into 3D Hierarchical Architectures from Natural Ilmenite Mineral Sands

Lagos K.J.; Marinkovic B.A.; Dosen A.; Debut A.; Vizuete K.; Guerrero V.H.; Pardo E.; Pontón P.I.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/min13030406

研究背景

随着社会的发展,纳米材料在能源、催化、电子、生物医学等领域中的应用越来越广泛。因此,如何低成本地合成高质量的纳米材料成为了研究的热点问题之一。然而,当前纳米材料的合成方法存在着一些问题,如高成本、低产率和复杂的合成过程等。因此,如何开发一种低成本、高效的纳米材料合成方法成为了当前研究领域的重要问题。

研究内容

最近,一篇名为“基于KOH的水热法合成铁质钛酸盐纳米片并组装成三维分层结构”的研究引起了人们的关注。该研究使用了一种低成本的矿物前体——伊利曼石矿砂(ilmenite-hematite solid solution-IHSS),通过钾氢氧化物(KOH)的碱性水热处理(AHT)合成了铁质钛酸盐纳米片。研究发现,在180℃下,经过24、48、72和96小时的KOH-AHT,可以得到不同形态的纳米片。经过分析,发现72小时的反应时间是最佳的,此时纳米片组装成了明确定义的3D分层结构,如开放通道的书块状排列。通过X射线粉末衍射(XRPD)、透射电子显微镜(TEM)、选择区域电子衍射(SAED)和扫描电子显微镜结合能量色散X射线光谱(SEM-EDS)分析,确定这些纳米结构对应于富含铁的层状钛酸盐(Fe/Ti质量比为7.1)。此外,研究还发现,前体转化为层状纳米结构并不完全,因为在所有测试反应时间中都发现了残留的IHSS。

研究意义

这项研究的创新点在于使用了低成本的矿物前体,通过简单的水热法合成了高质量的铁质钛酸盐纳米片。此外,通过对纳米片形态演化和可能的形成机制的研究,可以为纳米材料的合成提供新思路。该研究还证明了伊利曼石矿砂在KOH介质中相对稳定,为大规模生产提供了可能。因此,这项研究对于纳米材料的合成和应用具有重要的意义。

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