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《氧化鈰基納米材料的介孔結(jié)構(gòu)合成，形貌控制及其性質(zhì)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要Ce02是一類重要的稀土氧化物，在現(xiàn)代高科技領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。納米化后的Ce02具有特殊的性質(zhì)及應(yīng)用，相應(yīng)地在多孔結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，及微觀彤貌的要求也越來越高。因此，納米Ce02的孔結(jié)構(gòu)與形貌控制及其應(yīng)用研究成為迫切需要解決的課題。本文研究了不同介孔結(jié)構(gòu)、微觀形貌的納米Ce02合成方法和過程機(jī)理，并探索了其在CO轉(zhuǎn)化、染料廢水降解的催化氧化性能。主要研究內(nèi)容和成果概括如下：1．以檸檬酸為螯合劑，CTAB為模版劑，利用改進(jìn)的溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)方法合成了高比表面積的介孑LCe02?？疾炝薈e3+與CTAB的摩爾比以及煅燒
2、溫度對介孑LCe02粉體比表面與孔徑的影響，結(jié)果表明檸檬酸、CTAB與硝酸鈰的摩爾比為1：1：1，煅燒溫度為300。Cqc得到的介孑LCe02的比表面積最大(205m2091)、孔道相對規(guī)則，其催化活性最高。在介孔ce02的合成過程中發(fā)現(xiàn)隨著煅燒溫度升高，比表面積減小，介孔逐漸被破壞，相應(yīng)地催化活性降低。’2．以乙酸鈰為無機(jī)源，P123(或F127)嵌段共聚物為模版劑，利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝的方法首次合成得到了孔壁晶粒高度定向排列的介孔介晶Ce02。In．sireTEM原位觀測表明，在600oC至800oC高溫加熱狀態(tài)下，孔壁完整性
3、仍然得到了很好的維持，在于晶粒取向高度一致的條件下晶粒的無序長大受到了很好的抑制，從而避免了孔道的塌陷。當(dāng)Zr02摻雜摩爾份數(shù)x小于等于0．3時，Cel．；zrx02仍為固溶的單一立方相，且孔壁的定向排列未受影響，暴露晶面仍以．【200’為主，當(dāng)X超過0．3后，四方相開始析出，使得孔壁晶粒逐漸向無序取向轉(zhuǎn)化，并最終成為立方相Ce02與四方相Zr02的復(fù)合態(tài)。CO氧化探針反應(yīng)表明，由于介孔介晶Ceo．7Zro．302維持了高活性面{200}的暴露，且比表面積達(dá)到最大，顯示了最低的T50值，當(dāng)摻雜量進(jìn)一步升高后，T50值也相應(yīng)升高，歸因
4、于晶粒取向雜亂后的活性位減少與比表面積的降低。3．在水熱條件下以硝酸鈰和六次甲基四胺(HMT)為原料首次合成出了棱柱狀形貌的介晶Ce02，研究了反應(yīng)濃度比、反應(yīng)溫度、溶劑類型對Ce02形貌結(jié)構(gòu)的影響。提出棱柱狀形貌的介晶Ce02的形成機(jī)制遵循相臨晶界面一致原則，納米晶粒沿著軸向定向聚集形成。相對于普通塊狀Ce02粉體，介晶Ce02粉體的紫外吸江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文：氧化鈰基納米材料的介孔結(jié)構(gòu)合成，形貌控制及其性質(zhì)研究收特征峰發(fā)生了紅移，其光子帶隙Eg=3．02eV，小于塊狀Ce02粉體光子帶隙(Eg=3．19eV)，推測跟棱柱狀形貌的
5、介晶Ce02存在的孿晶等缺陷有關(guān)。4．以自制碳球為模板，HMT為沉淀劑，通過層層自組裝的方法制得了Ce02／碳球復(fù)合材料，經(jīng)煅燒處理后得到了Ce02空心球，其中空直徑約為250nln，外殼厚度約為20nnl。研究了硝酸鈰與碳球的質(zhì)量比與煅燒溫度對空心結(jié)構(gòu)的影響。Ce02空心球和無孑LCe02標(biāo)樣對CO催化氧化比較后，發(fā)現(xiàn)Ce02空心球由于具有良好的氣體通透性與吸附性，催化活性得到明顯提升。5．以嵌段共聚物P123為表面活性劑，水熱合成了管徑約為20nm左右，長度為500nm．1lxm的Ce02納米管。研究了水熱反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、表
6、面活性劑濃度對形貌演化的影響，研究表明，以六方晶系的Ce(OH)3為晶種，納米管的形成遵循“溶解一異向生長一自卷曲”機(jī)制。探索了不同形貌Ce02催化氧化處理亞甲基藍(lán)染料廢水的降解效果，研究發(fā)現(xiàn)Ce02納米管相對于Ce02納米顆粒和Ce02納米棒，對染料的脫色率有明顯提高，歸因于其良好的中空通透結(jié)構(gòu)對有機(jī)大分子的吸附，及其高活性面{220}的暴露引起的高氧化還原活性。6．首次以改性的天然凹凸棒石為模板成功合成了管徑為20．40nm的Ce02納米管。由于ATP可以通過熱酸反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為外表面富含有羥基的活性Si02納米棒，容易吸附Ce3
7、+并與其發(fā)生置換，在加入HMT加熱發(fā)生Ce3+／OH-／Ce3+／OIT?交替沉積的層層自組裝反應(yīng)。研究表明硝酸鈰的加入量是合成可用前驅(qū)體的關(guān)鍵，硝酸鈰與活一I生Si02納米棒的質(zhì)量比為3：1時包覆效果最好。脫除硬模版后，產(chǎn)物的煅燒溫度也是一個關(guān)鍵因素，在500℃熱處理下，晶面之間的晶面轉(zhuǎn)角錯位最小，晶粒熔接性最好。關(guān)鍵詞：氧化鈰，介孔，介晶，凹凸棒，CO氧化ⅡABSTRACTCe02is觚importanttypeofrareearthmaterial，andhaswidelyapplicationsinmodemhigh-tec
8、hareas．TheapplicationofnanosizedCe02islargelydependedonitsmicro—structureandmorphologies．Inthisdissertation，wereportt
