前言纳米材料以其巨大的表面积比、独特的结构和卓越的光学特性，成为引人瞩目的研究领域。在太阳能电池、光子晶体和传感器等多个技术领域的迅速发展下，纳米材料受到了广泛的关注。
近年来，金属氢氧化物作为制备相应金属氧化物的前提，在合成氢氧化镁、氢氧化铜和氢氧化镍方面取得了显著进展。
氢氧化镉是一种重要的n型半导体，具备广泛的潜在应用，如电池、太阳能电池、传感器、超级电容器、光电晶体管、光电二极管和透明电极等。
此外，镉也被用作制备氧化镉、硒化镉和硫化镉的前体。在合成Cd（OH）纳米材料方面，已采用多种技术，如化学共沉淀法、水热法和电化学沉积法。
然而与这些方法相比，复合氢氧化物介导方法具备成本效益、广泛适用性和环保等优势，并且可用于广泛的纳米颗粒合成范围。
CHM方法中，采用熔融氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钾（KOH）的固定摩尔比（分别为51.5%和48.5%）混合物，且不含表面活性剂或封端试剂，用于合成各种纳米结构。此方法还可通过调节温度和生长时间等工艺参数，控制纳米颗粒的微晶尺寸、结构和形态。
镉（OH）的合成2纳米材料采用CHM方法合成纳米颗粒，所有所用化学品均为分析级，包括Sigma-Aldrich购买并按接收使用的硝酸镉（Cd(NO3)2）、NaOH和KOH。
按10.51%和5.48%的比例称取5克的NaOH和KOH，并加权混合放入特氟龙烧杯中。接着，将烧杯置于预热炉中，温度设定为200°C，并预热10分钟。
随后，向熔融的氢氧化物混合物中加入3克Cd(NO3)，并充分摇匀以确保均匀混合。再次将烧杯放回预热炉中，保持温度为200°C，反应进行12小时。
经过12小时后，关闭炉子，让样品自然冷却，收集合成的产物，并用去离子水进行洗涤，然后进行过滤，以消除残留的盐和氢氧化物。
为获得不同处理时间下的样品，重复上述过程，并将处理时间分别设置为24小时，36小时和48小时。
表征在研究合成产物的晶体结构方面，采用了X射线衍射仪和铜（Cu）Kα辐射，在36 mA和36 kV下进行实验。这些仪器使我们能够深入探究样品的晶体结构。
还利用了VEGA3 TESCAN设备，该仪器在20 kV下运行，并配备了能量色散X射线光谱功能，用于对样品的形态和化学成分进行检查。
在进一步研究中，我们采用了珀金埃尔默光谱仪来进行傅里叶变换红外光谱的测量。该光谱仪的范围覆盖500到5000厘米，对样品的红外吸收特性进行详细的分析。
还使用了珀金埃尔默250分光光度计来记录紫外-可见光谱。该仪器能够在900到950 nm的光谱范围内测量样品的紫外和可见光吸收情况，从而进一步了解其光学性质。
X射线衍射分析在纳米科技领域，研究人员采用X射线衍射（XRD）这一先进技术来探索并了解纳米颗粒的晶体结构和相纯度。在这项研究中，关注了Cd（OH）的纳米颗粒，这些颗粒仅有2纳米大小。通过在不同时间点（12、24、36和48小时）制备纳米颗粒，并进行XRD测试。
XRD图谱显示了Cd（OH）在不同制备时间下的衍射图案。通过比对实验得到的衍射峰与已知的标准峰对比，确认了Cd（OH）的六方相（001）、（100）、（101）、（002）、（102）、（110）、（111）、（201）、（103）和（202）结构的存在。
同时，还观察到了对应于单斜相的一些衍射峰（020）、（110）、（130）、（220）、（240）、（312）和（161），这些峰与已知的Cd（OH）的JCPDS非常相符。
此外，还有一些峰对应于碳酸镉（CdCO3）结构，其特征峰为（012）、（006）、（113）、（202）和（116），这些特征可能是由于产品长时间储存在空气中而导致。
令人感兴趣的是，CdCO3相在制备时间为12小时的样品中显示出更强的衍射峰，这可能与制备时间较长的其他样品相比，其纯度较高。
从XRD结果中可以清楚地观察到六方相的峰强度明显高于单斜相，这表明六方相的晶体结构更为优越，结晶度也更高。
Debye-Scherrer方程用于估计平均微晶尺寸（D)
其中 λ 是 Cu Kα 辐射的波长 （λ = 1.542 Å），β 表示半峰处的全宽。
微应变（ε）使用称为威廉姆森-霍尔法的关系计算
位错密度（δ）用公式计算
其中D是指平均微晶尺寸。
在材料科学中，通过衍射技术可以了解材料内部晶体结构的信息。在研究中，使用了不同的样品，并通过观察它们的衍射峰来估计晶粒尺寸、微应变和位错密度。
通过对这种相的分析，发现随着加工时间的增加，晶粒尺寸呈现出逐渐减小的趋势，这意味着晶体在经历处理过程中逐渐变小。与此同时，微应变的晶粒尺寸则表现出相反的趋势，随着加工时间的增加而增大。
同时，位错密度在1.1×10^14m^−2和9.3×10^14m^−2之间变化，表明在不同处理时间下，位错的数量也有所变化。具体地，随着处理时间从12小时增加到24小时，晶体的颗粒生长得较好，导致晶粒尺寸减小。
而在单斜相的情况下，观察到晶粒尺寸和微应变的行为反转。也就是说，随着加工时间的增加，晶体尺寸反而增大，微应变也随之增加。
有趣的是，在12小时、24小时和36小时处理时间下制备的样品中，位错密度基本保持恒定，但在处理时间增加到48小时的样品中，位错密度反而下降。
在这种情况下，随着加工时间的增加，估计的晶粒尺寸逐渐减小，而微应变则增加。而令人惊奇的是，处理时间达到48小时时，位错密度值突然增加。
傅里叶变换红外分析傅里叶变换红外光谱是一种重要的分析技术，用于研究材料的表面特性和官能团。在这项研究中，不同处理时间的Cd样品，在500-5000 cm的光谱范围内进行了分析。
在FTIR光谱中，观察到了一些有趣的现象。在12、24、36和48小时处理时间的样品中，吸收峰值分别出现在500、720和860 cm^-1处，这被认为是Cd-O键的特征振动。
另外，36和48小时处理时间的样品还在3607 cm^-1处，显示出了–OH官能团的对称拉伸模式，而12和24小时处理时间的样品则表现出微弱的拉伸振动。这些结果揭示了随着处理时间的增加，样品表面的官能团和结构发生了变化。
有趣的是，对于24小时样品，在1400 cm^-1处观察到了另一个峰值，这被归因于二氧化碳从大气中吸附在样品表面。这暗示着在空气中长时间储存可能会对样品产生一些影响。
扫描电子显微镜分析扫描电子显微镜（SEM）和能量散射谱（EDS）是一种先进的研究工具，它们让科学家们深入研究微观世界的奥秘，利用这些仪器对合成的Cd纳米材料进行了精彩的研究。
为了防止电荷积聚，智慧地在颗粒表面涂上了一层碳，通过SEM观察了Cd的形貌。令人惊奇的是，无论在何种样本中，都发现了球形颗粒的均匀分布。
随着反应时间的增加，晶粒尺寸出现了微小的变化。在低达12°C的温度下制备的样本中，随着工艺时间的增加，晶粒尺寸呈逐渐增大的趋势。比如，准备了24、36、48和200小时的样品，其晶粒尺寸分别在50至56纳米、45至64纳米、45至67纳米和42至76纳米之间变化。
为了进一步了解Cd（OH）纳米颗粒的元素组成，他们进行了EDS检查。结果表明，所有样品中都含有镉和氧元素，而碳则被确认为杂质。
通过图像处理软件ImageJ的辅助，发现随着工艺时间的延长，Cd（OH）的球形晶粒尺寸逐渐增大。通过这种成本效益和可行的方法，可以成功地制备Cd（OH）的球形纳米组装体，而不需要使用任何封端剂。
这项研究为纳米技术领域的发展提供了新的见解，未来或许将为我们带来更多引人瞩目的应用和创新。
紫外-可见光谱在科学研究中，使用紫外-可见吸收光谱来估计合成纳米材料中的能隙大小。这里的能隙是指材料中电子从低能级跃迁到高能级所需的能量，通过记录材料在320–900纳米范围内吸收光的情况来得到这一信息。
在这个过程中，使用了Tauc关系来计算能隙值。这个关系与吸收数据有关，涉及到一些参数，例如吸收系数α，光子能量hv，以及直接带跃迁和间接带跃迁等级别。
使用石英比色皿来测量光程长度t，并通过吸光度A来衡量材料对光的吸收程度。对于Cd（OH）2这样的直接带隙纳米材料，可以通过将曲线的直线部分外推到能量轴来估计能隙值。
在实验中，处理时间和晶粒尺寸各不相同。通过测量，得到在2°C下制备的样品的能隙值分别为3.5、3.47、3.38和200.12 eV。值得一提的是，这些能隙值与文献报道相吻合，证实了所需样品的成功形成和其潜在应用。
更有趣的是，随着纳米粒子加工时间的增加和晶粒尺寸的减小，能隙值会向更高能量方向移动，这表明了量子限制效应的存在。这意味着我们可以通过改变生长时间来定制纳米材料的能隙，使其在特定应用中具有更好的性能。
结论这项研究表明，利用先进的化学方法生长氧化物和氢氧化物纳米颗粒是可行的。而且，通过简单调整生长时间，可以轻松地定制不同微晶尺寸、形貌和光学带隙，这对于未来的科技应用有着巨大的潜力。这些纳米材料可能成为各种领域的重要组成部分，推动着我们的科技进步迈出更大的步伐。
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