设计能够有效利用多种能源的新型压电催化剂, 有助于解决当前环境修复和能源需求增加的挑战。以MoO3、KSCN及NaF为起始原料, 采用一步无模板水热法成功制备一种具有高表面活性和优异压电特性的MoS2中空微球, 分别探讨了水热温度、水热时间及NaF添加量对制备MoS2中空微球的影响。结果表明: 当水热温度为220 ℃、水热时间为16 h、NaF添加量为12 mmol时, 制备的样品是粒径为0.5~1.0 μm的1T相MoS2中空微球。N2吸附-脱附实验表明, MoS2微球的比表面积为57.67 m2/g, 孔径主要分布在2~6 nm之间, 平均孔径为4.25 nm。揭示了MoS2中空微球形成机理, 并探讨了其压电催化降解动力学规律。通过压电催化降解模拟污染物评价了MoS2中空微球的催化性能。在超声振动下, 60 s对亚甲基蓝和罗丹明B的降解率分别为89.3%和98.9%。应用于水体抗生素的降解, 120 s对环丙沙星的降解率为94.7%。

本文以CaCl2与KH2PO4为原料, Na2EDTA·2H2O为螯合剂, 通过NH3·H2O调节溶液pH值, 系统研究了水热釜填充度(16%~64%)与溶液pH值(3.5~6.0)对水热法制备钛表面钙磷涂层形貌和物相的影响。结果表明: 当pH值为3.5和4.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为三斜结构(P1)的板块状磷酸氢钙(DCPA); 当pH值为4.5和5.0时, 低填充度有利于形成六方结构(P63/m)的蒲公英状羟基磷灰石(HAP), 并随填充度的提高, 涂层由蒲公英状HAP逐渐转变为板块状DCPA; 当pH值为5.5和6.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为蒲公英状HAP, HAP的结晶度随填充度的提高逐渐增加, 而随pH值的升高蒲公英状HAP的直径逐渐减小。另外, 本文获得的单相HAP涂层、单相DCPA涂层和(HAP+DCPA)两相混合涂层的润湿性均显著优于钛表面, 这将有助于植体的骨整合。同时, 本文也探究了不同钙磷涂层的反应机理。

吡嗪化合物因其独特的结构及活性被广泛应用于制药、医学、化学等领域。水热法以水作为溶剂，具有绿色无污染、简单易操作等特点，是合成配合物的首选方法。本文以2,6-双(2-吡嗪基)吡啶-4-对苯甲酸(Hbppc)和CdCl2·2.5H2O为原料,用水热合成法合成了一例新型的配位化合物［Cd(bppc)(H2O)Cl］n,并运用单晶X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱分析等手段对配合物的结构进行了表征，结果表明此配合物为一维链状结构。对自由配体2,6-双(2-吡嗪基)吡啶-4-对苯甲酸及配合物［Cd(bppc)(H2O)Cl］n进行荧光分析，结果表明所得配合物具有较好的荧光性质。

本文通过在水热法过程中添加不同含量的FeCl2合成了一系列Bi2Fe4O9纯相纳米晶，成功地在Bi2Fe4O9中引入了更多低价态的铁离子。紫外可见吸收谱数据证明FeCl2的加入使得Bi2Fe4O9的光学带隙从2.06 eV降低到1.96 eV。扫描电子显微镜照片和X射线衍射图谱均证明本文合成的样品为纯相正方形片状Bi2Fe4O9纳米晶。在500 W汞灯照射下，对合成的三个Bi2Fe4O9纳米晶样品(S1、S2、S3,分别对应不同FeCl2含量x=0,0.2 mmol,0.4 mmol)进行甲基橙染料降解实验，结果表明在添加20 μL双氧水时，三个样品的光催化降解速率均最快，其中S3样品的光催化降解速率比S1、S2更快。因此在适当加入双氧水的情况下，FeCl2的加入可有效提升Bi2Fe4O9光催化降解染料分子的性能。

以均匀有序的聚丙烯腈(PAN)纳米柱阵列薄膜为基材, 结合水热法以及离子溅射方法制备大面积有序的Fe2O3@Ag纳米棒复合结构阵列。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、紫外可见光吸收光谱仪、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪对复合材料进行表征。以罗丹明6G(R6G)和4-氨基苯硫酚(4-ATP)为探针分子, 对结构阵列的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行研究。结果表明,制备的结构阵列具有较高的SERS活性和信号均匀性, 对R6G和4-ATP可以实现10-10 M和10-9 M低浓度探测。以10-6 M的4-ATP为探针分子, 计算得到基底的SERS信号相对标准偏差(RSD)值为7.5%。所制备的复合结构在SERS检测中具有良好的潜力。

铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)在可见光范围内光吸收系数高且具有良好的载流子迁移率，使其在光催化领域表现出了较好的应用前景。然而在实际应用中，其光催化活性及催化稳定性还需进一步提升。以氯化锌、氯化锡、氯化铜、硫脲为水热反应前驱体，添加PEG400、OP10为表面活性剂，通过水热反应制备Cu2ZnSnS4 (CZTS)纳米粉体；使用X射线衍射、Raman光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段表征所制备铜锌锡硫材料微观结构，并研究在水热法制备过程中添加不同表面活性剂对所制备Cu2ZnSnS4纳米粉体的光学带隙和光催化性能的影响。结果表明：所制备铜锌锡硫材料均具有锌黄锡矿相结构；水热法制备铜锌锡硫纳米粉体反应前驱体中添加PEG400和OP10可有效调控铜锌锡硫纳米粉体的微观结构、化学元素计量比及光学带隙，进而改变纳米粉体的光催化性能。添加PEG400后制备得到Cu2ZnSnS4在50 min内光催化降解亚甲基蓝的降解率可达到95.7%，具有最优的光催化性能。减小光学带隙和提升结晶性是改善CZTS材料光催化活性及稳定性的有效途径，为提高Cu2ZnSnS4材料的光催化性能提供了新的思路。

为实现脱硫石膏晶须的绿色生产，以预处理后的脱硫石膏为原料，使用硫酸调节反应溶液pH值，通过水热法制备脱硫石膏晶须，通过在有、无试剂补偿条件下滤液的循环利用，研究滤液循环次数对晶须品质、溶液pH值、Na+浓度的影响。结果表明，在无试剂补偿条件下，随滤液循环次数增加，滤液pH值逐渐升高，Na+浓度逐渐降低，浓度损失为27.3%~34.6%。在有H2SO4和NaCl试剂补偿的条件下，滤液循环次数对反应前后溶液中Ca2+浓度变化影响不大，但对晶须结晶形貌、长径比、品质有一定的影响；当滤液循环次数小于5次时，获得的晶须品质相对较好。