《表1 合成各材料溶剂的表面张力σ、粘度μ及各材料的比表面积S和孔体积V》

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《铁锰复合氧化物微米棒:合成中的溶剂效应及其砷吸附性能》

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注:（1）加盐后体系的表面张力；（2）加盐后体系的粘度

图1所示为材料的表面形貌SEM照片。由图可知，溶剂的组成对材料形貌的影响非常大，当溶剂组成比例为V乙二醇/V水=3∶2时，即乙二醇较多时，得到的FMO-1为尺度较大的微米块状材料。当乙二醇体积减小、水的体积增加时，材料的形貌发生了显著变化，生成了棒状材料，且棒越来越粗。FMO-2（V乙二醇/V水=2∶3）中棒的长度为20～50μm、宽2～5μm；FMO-3（V乙二醇/V水=1∶4）棒的长度进一步增加到40～90μm、宽度也增大到5～7μm；到FMO-4材料（V乙二醇/V水=0∶5）棒的长度又减小到10～40μm、但变得更宽（2～9μm）。可见，溶剂性质对材料的形貌有重要的影响，V乙二醇/V水=1∶4时，合成的材料FMO-3具有最大的长径比。各溶剂的表面张力及粘度列于表1。由表1可知，纯溶剂的表面张力随着水体积的增加而增大，加盐后表面张力均有小幅增大，纯水溶液的表面张力加盐后稍有降低。而纯溶剂的粘度随着水体积的增加而降低，加盐后体系的粘度都稍有增加。溶剂的表面张力和粘度会影响金属离子在溶液中的扩散速率，进而控制晶体的成核、生长及聚集速率，最终影响材料的形貌。文献研究表明，溶质的扩散系数与溶剂的粘度成反比，因此高粘度溶剂中离子的扩散速率低，导致晶体的生长速率变慢，从而生成小尺寸的晶体颗粒[22-23]。因此，本文中粘度较大的溶液合成的FMO-1材料的颗粒较小。此外，乙二醇除作为溶剂外，还与金属离子配位控制其生长速率[24]。晶体结构的各向异性生长是晶体各晶面间表面能差异较大的结果，溶剂效应（溶剂的性质）会降低高能面表面能，抑制颗粒间的沉降和团聚[25-27]。