Recentemente, o laboratório de preparação e processamento de ambiente de laser em fase líquida do Instituto de Física do Estado Sólido, Instituto Hefei de Ciência de Materiais, Academia Chinesa de Ciências, crescimento controlado de nanocristais α-Fe2O3 dopados com Mn e sua adsorção seletiva em íons de metais pesados Novos progressos foram feitos no estudo. O trabalho relevante foi publicado na Química de Materiais.
A regulação da escala atômica da morfologia nanocristal e da estrutura superficial é crucial para o estudo de suas propriedades físico-químicas dependentes da dendrite. Em geral, a morfologia dos nanocristais é determinada pela presença de planos de cristal expostos com arranjos atômicos particulares e os diferentes planos de cristal exibem diferentes Da estrutura eletrônica, que por sua vez confere diferentes propriedades físico-químicas sobre várias morfologias de nanocristais.
O α-Fe2O3 é um semicondutor naturalmente rico e termodinamicamente estável que mostrou aplicações promissoras em divisão de água foto eletroquímica, baterias de iões de lítio, detecção de gás e biotecnologia, etc. Atualmente, a pesquisa sobre α-Fe2O3 se concentra principalmente em Na morfologia nanocristalina α-Fe2O3 e na modificação de superfície, a fim de otimizar o desempenho através da regulação da superfície de exposição. O método estratificado é conseguir uma preparação controlada do método comum nanocristalino α-Fe2O3 de cristal diferente, principalmente através de A adição de surfactante ou de molécula orgânica, regulam termodinamicamente a energia livre relacionada de diferentes planos de cristal e depois controlam a taxa de crescimento do plano de cristal para conseguir a regulação da face de cristal exposta do óxido de ferro. Além disso, quando as impurezas elementares são dopadas em α -Fe2O3 rede nanocristalina, geometria e estrutura eletrônica do nanocristal irá mudar de acordo, e o plano de cristal e a morfologia podem ser controlados. No entanto, poucos estudos foram relatados nesse aspecto.
Por esta razão, os colóides MnOx de alta atividade preparados pelo método de ablação a laser em fase líquida no laboratório de preparação e processamento de meio líquido a laser em fase líquida como fonte de dopagem, o doping Mn com plano de cristal controlado e o crescimento de orientação preferido foi obtido ajustando a concentração coloidal Os nanocristalinos Hetero-α-Fe2O3 incluem nanopartículas poliédricas isotrópicas, {116} nanosheets tipo pires dominados pelo plano e {nsilhas hexagonais dominadas por plano 0000} (Figura 1 AF) O crescimento do nanocristal de a-Fe2O3 na direcção de "001" torna-se lento e a face de cristal de {001} aumenta continuamente com o aumento da concentração de dopagem iónica. Além disso, os íons Mn são dopados uniformemente no estado de +2, +3 ou +4 Os resultados mostram que a concentração dos íons Mn doping e os estados de valência desempenham um papel fundamental na regulação do plano de cristal dos nanocristais a-Fe2O3.
Ao mesmo tempo, os nanocristais a-Fe2O3 dopados com diferentes planos de cristal expostos mostram habilidade seletiva de adsorção superficial em Pb, Cd e Hg e os nanocristais hexagonais seletivos dominados por planos de cristal {001} Os filmes mostram uma forte adsorção seletiva sobre os íons Pb, enquanto as Ño-folhas de 116 ções do tipo plaquê dominadas pelo avião exibem forte adsorção seletiva nos íons Cd e Hg. Os cálculos DFT (Fig. 1 JM) demonstram ainda que α Os nanocristais Fe2O3 possuem propriedades de adsorção dependentes da superfície cristalina, dentre as quais os íons Pb, íons Cd e íons Hg apresentam as maiores energias de adsorção nos planos {001}, {116} e {110}, respectivamente, 012} e {104} superfícies expostas são os planos de energia adsorvidos fracas dos íons Pb, Cd e Hg, mostrando uma capacidade de adsorção muito fraca para os três íons de metais pesados consistentes com os resultados experimentais. Propriedades de adsorção seletiva.
Neste trabalho, os nanocristais a-Fe2O3 com diferentes planos de cristal expostos foram preparados por fontes de doping obtidas por ablação a laser em fase líquida, que forneceu uma nova estratégia para projetar e sintetizar outros nanocristais com diferentes planos de cristal ativo expostos. As propriedades físicas e químicas relacionadas dependem do suporte de materiais técnicos.
O trabalho de pesquisa é apoiado pelo Programa Estatal de Pesquisa e Desenvolvimento Básico (Programa 973) do Ministério da Ciência e Tecnologia, da Fundação Nacional de Ciência Natural da China e do Projeto da Equipe de Inovação da Academia Chinesa de Ciências.
