硝酸镓水合物的应用与研究

简述

硝酸镓水合物是指含有结晶水的硝酸镓，它的水合物可以是三水合物、五水合物或九水合物，具体取决于制备条件差异。总的来说，硝酸镓水合物的性状为白色结晶，易溶于水，微溶于醇类和乙醚。

应用

纳米研究领域，硝酸镓水合物可用于合成纳米氧化镓。具体过程包括以下步骤：(1)将硝酸镓水合物溶解在水中，加入表面调控剂；(2)将步骤(1)所得溶液水浴加热；(3)将步骤(2)所得产物置于水热釜中，恒温加热；(4)将步骤(3)水热釜中产物煅烧，最后得到纳米氧化镓产物。该物质对全氟羧酸类物质有高催化活性，将其与185nm/254nm紫外线结合，可提高不同水质中降解全氟羧酸类物质的效率，有效去除水中全氟羧酸类物质[1]。

半导体领域，第三代半导体材料典型代表β-Ga₂O₃，是一种具有宽禁带特性的半导体材料，不仅具有优良的光电特性，还具有较好的热稳定性和良好的化学稳定性，正在成为某些高频高功率器件，光电探测器，太阳能电池和具有超越现有技术能力的传感器的可行候选材料。特别是在光电探测领域，氧化镓禁带宽度值与日盲紫外区域对应，弥补了GaN，ZnO因掺杂而导致性能下降的缺点，是当前国际上的研究热点之一。研究发现，通过成本低廉的溶胶凝胶旋涂法，以硝酸镓水合物作为镓源在蓝宝石衬底上旋涂并退火后可以制备β-Ga₂O₃薄膜[2]。

有关研究

镓基半导体具有导带电子轨道分布宽，光生电子理论迁移率高等特点，是一类潜在的新型光催化材料。设计合成高比表面积，孔隙丰富，可调骨架(尺寸，组成)的有序介孔镓基半导体可以有效增加反应位点数量，改善物质传输，促进光生电荷分离和表面反应并提高其催化性能。研究人员合成了一系列有序介孔镓基半导体材料，并探索了其在光催化分解水产氢和光(热)催化一氧化碳氧化方面的应用，获得了显著增强的性能。采用熔融的硝酸锌和硝酸镓水合物为混合前驱体，有序介孔二氧化硅为硬模板，通过"无溶剂辅助渗透"纳米浇筑路线合成了一系列有序介孔镓酸锌材料，系统研究了二氧化硅硬模板的孔隙结构对所得介孔镓酸锌骨架尺寸，孔径大小的影响，获得了一种具有超细骨架(3～5 nm)，大介孔(11 nm)以及高表面积(～157 m2·g-1)的有序介孔镓酸锌材料，在紫外光照射下光催化分解水产氢速率可达2.72 mmol·h-1·g-1，是体相镓酸锌粒子的3.9倍(0.7 mmol·h-1·g-1)，也优于其他普通介孔镓酸锌材料。其在光催化分解水产氢和光(热)催化一氧化碳氧化去除等方面表现出显著增强的性能和较大的应用潜力，将为相关高效光催化材料的设计开发提供一定的借鉴作用[3]。

参考文献

[1]张彭义,邵田,金玲,等.一种纳米氧化镓及其应用:CN201210581287.2[P].CN103086420A.

[2]杨茜.β-Ga₂O₃薄膜制备及光电特性研究[D].西安电子科技大学,2020.

[3]杨晓梅.有序介孔镓基半导体的骨架调控与光(热)催化性能研究[D].宁夏大学,2021.