金属氧氮化物LaTi（O,N）3纳米材料的制备及其红外反射性能研究(4)
1.2 金属氧氮化物的应用领域
目前国内外关于金属氧氮化物的研究主要是在光催化制氢、染料颜料、磁阻材料、介电材料和净化剂领域。
在光催化制氢方面，关于去除空气和溶液中有毒的有机和无机物质的很多光催化反应已经有很多研究了，在过去十年里，在开发半导体光催化剂在紫外光下工作上已经取得了显著进展，例如所报告的金属氧化物的光催化剂，如n型二氧化钛，NaTaO3，La2Ti2O7和Sr2NbO7等在分解水制氢上表现出高的光催化活性，然而由于它们能带间隙较大，不能利用太阳光里的大部分紫外光，仅在占太阳光谱3％的紫外光下（＜400nm）才能有活性，所以，在光催化领域，如何研究出新型光催化剂成为了光催化领域的重点问题。经过研究表明,钙钛矿结构的氧氮化物具有良好的光催化性能[9,10]。也有报道称宽带隙层状钙钛矿化合物La2Ti2O7掺杂N原子后显示出显著增强可见光和UV光的光催化活性。是因为氧氮化物中的氮原子能够有效地降低钙钛矿氧化物的能带间隙，使得在可见光区域太阳光也能被很好利用，以此来提高光催化制氢的效率。在一些研究中我们发现，一些氧氮化物和硫氧化物，例如Ta3N5,TaON，LaTiO2N和Sm2TiO5S2在存在适当的反应试剂合成H2或O2上是稳定材料，这些材料的共同特点是基于密度泛函理论（DFT）计算的电子带结构如下：（1）过渡金属阳离子的电子结构是d°（2）空d轨道形成导带的底部（3）顶部的价带主要由N2p或与O2p S3p轨道杂化轨道。
在染料颜料方面，钙钛矿氧氮化物也有很好的应用。由于陶瓷、塑料和涂料中的染料及颜料大都含有硒、镉、铅等有毒重金属元素，对人体和环境会造成伤害，所以找到能取代有毒重金属元素物质成为染料颜料领域的热点。经研究发现，钙钛矿氧氮化物基染料或色料能够作为橡胶、陶瓷和纤文等的着色剂，而且这些钙钛矿氧氮化物还能在室温下稳定存在于水、空气和稀酸中，并呈现出不同的颜色。在室温条件下BaTaO2N为红色，SrTaO2N为橘色，CaTaO2N为黄色[11] 。并且，这些钙钛矿型氧氮化物基染料着色力比较强，稳定性好，分散性好并且无毒害。这些研究为染料颜料这一领域做出了巨大贡献，而本文研究的LaTiO2N正是能很好的运用到染料颜料这一领域中。
另外，钙钛矿氧氮化物还能运用到其他领域中，例如，磁阻材料、净化剂和介电材料。Kusmartseva等研究发现钙钛矿氧化物掺氮后能够改变铁磁传导区域和反磁铁绝缘区域的微观上的结构发生变化[12]。文献还有报道，温度也能够使钙钛矿氧氮化物的磁化系数和磁性发生转变[13,14]。Kim等研究发现LaTiOxNy中随着N含量的增加，氧氮化物的介电常数逐渐减小[15]。另外，在净化剂领域，研究人员发现，在光照条件下SrTiO3表面的有机化合物可以被吸附，从而起到净化剂作用。
2 金属氧氮化物的制备
2.1 实验背景
在金属氧氮化物LaTiO2N的制备中，关于前驱体的制备有很多种方法，包括氧化物法、共沉淀法、自蔓延高温合成法、水热合成法、熔盐法、溶胶凝胶法、模板法。
氧化物法：又称陶瓷工艺，是通过以氧化镧和氧化钛混合研磨、干燥、煅烧，并且二次研磨、干燥后造粒得粉体颗粒，所得到的颗粒还要经过成型工艺和烧结处理才可以制备出满足各种需求的产品。方法的优点是工艺简单，易于大规模生产，缺点就是对于我们来说装备过于复杂，实验设备达不到要求。
共沉淀法：将镧和钛原料制成溶液，然后通过加沉淀剂将镧和钛沉淀出来，优点是工艺简单，实验室设备满足要求，缺点是试验中需要注意的变量太多，会对所要得到的结果有影响。
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