爆轰法合成的球形纳米CeO2性能研究

摘要

纳米CeO2在国防、电子、航空等领域具有重要的应用价值。本文对爆轰法合成的球形纳米CeO2的性能进行了实验研究，研究内容主要围绕纳米CeO2初级产品的提纯和分散，纳米CeO2对废水的降解作用、紫外屏蔽性能、对含能材料热分解的催化性能等展开，主要研究内容如下:
　　(1)爆轰合成的纳米CeO2中主要杂质是Fe2O3和Al2O3，其占比约3％。通过正交试验，得到最佳提纯参数为:温度80℃，时间24h，硝酸量0.33mL·g-1，蒸馏水量6.67mL·g-1，PEG量16.67mg·g-1。其中，温度和时间是影响纯度的重要因素。利用此参数提纯后的纳米CeO2纯度为99.59％，其中残留0.12％Fe2O3和0.17％Al2O3。
　　(2)以去离子水为分散介质时，六偏磷酸钠对CeO2分散效果较好;以乙醇为分散介质时，聚乙二醇对CeO2分散效果较好。在不添加分散剂的情况下，乙醇为分散介质时，纳米CeO2的分散效果更佳。
　　(3)纳米CeO2添加量为3.5g·L-1时，甲基橙的降解率和降解反应速率常数达到最大，降解率为83.90％。降低溶液的初始pH值会促进降解活动的进行，使降解率和降解反应速率常数变大。纳米CeO2颗粒在没有紫外光照下对甲基橙溶液进行处理时，由于其自身的吸附作用，依旧存在一定的降解效果。60min后达到吸附平衡，降解率为33.66％。
　　(4)纳米CeO2在190nm～400nm波段表现出较强的紫外屏蔽作用，环氧树脂(EP)薄膜中添加0.8％的纳米CeO2，EP薄膜的紫外吸光度达到最大值。在经过老化后，与未添加纳米CeO2的相比，添加纳米CeO2的EP使用寿命增加62.82％，对抗拉强度的保持率提高35.25％。由此得出，纳米CeO2具有较强的紫外屏蔽作用，提高了EP对紫外光的抗老化能力。
　　(5)利用静电喷雾法制得黑索金(RDX)和CeO2混合物，混合物中RDX为球形颗粒，粒径约为1μm。RDX-CeO2混合样品中，两者混合较均匀，没有明显的团聚现象。
　　(6)利用差式扫描量热仪(DSC)对RDX-CeO2混合物进行热分解分析，纳米CeO2对RDX的热分解过程表现出较好的催化作用。在混合体系中，添加的5％纳米CeO2使RDX的主要分解峰温降低了5℃左右，且放热量增加了343J·g-1，RDX的表观活化能降低了16.69kJ·mol-1。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 纳米CeO2介绍

1．2 国内外纳米CeO2研究现状

1．2．1 国内外纳米CeO2合成方法现状

1．2．2 国内外纳米CeO2应用研究现状

1．3 本文研究内容

2 爆轰法合成的纳米CeO2性能分析前处理

2．1 纳米CeO2提纯处理

2．1．1 试验仪器与步骤

2．1．2 XRD及XRF产物组分分析

2．1．3 设计试验方法进行提纯

2．1．4 试验结果分析与讨论

2．1．5 试验验证

2．1．6 杂质残留分析

2．2 纳米CeO2分散处理

2．2．1 试验内容及表征方法

2．2．2 纳米CeO2的分散效果分析

2．3 本章小结

3 爆轰法合成的纳米CeO2废水降解性能

3．1 试验

3．1．1 试验设备及试剂

3．1．2 试验内容及步骤

3．2 紫外线最大吸收波长

3．3 试验结果与分析

3．3．1 纳米CeO2添加量对降解率的影响

3．3．2 纳米CeO2颗粒吸附的降解效果

3．3．3 溶液初始pH对降解效果的影响

3．4 本章小结

4 爆轰法合成的纳米CeO2紫外屏蔽性能

4．1 试验

4．1．1 试验设备及试剂

4．1．2 试验内容

4．2 试验结果与分析

4．2．1 纳米CeO2紫外屏蔽性能分析

4．2．2 纳米CeO2改性环氧树脂对紫外线屏蔽特性

4．2．3 抗老化试验研究

4．3 本章小结

5 爆轰法合成的纳米CeO2对RDX热分解催化作用

5．1 试验

5．1．1 主要试验设备

5．1．2 试验内容及步骤

5．2 RDX-CeO2样品表征

5．3 DSC测试结果分析与讨论

5．3．1 CeO2催化机理分析

5．3．2 纳米CeO2对RDX热分解的催化作用分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况