氧化铈(镧)微纳米晶的控制合成与表征

摘要

稀土元素具有独特的4f电子结构，其化合物具有特殊的光、电、磁等性质，被誉为新材料的宝库。氧化铈(CeO2)作为一种用途极广的稀土氧化物，在功能陶瓷、催化剂、气体传感器、燃料电池和紫外线吸收等方面具有十分广阔的市场前景。近年来，CeO2微纳米材料的形貌、尺寸控制以及性能应用已成为研究的热点之一，对所得微纳米结构的性能进行测试，寻找形貌与其物理性质之间的联系，以期制备出的微纳米结构具有所期望的物理性质。论文的主要内容总结如下:
　　以(NH4)2Ce(NO3)6为铈源，CO(NH2)2为沉淀剂，酒石酸钾钠(KNatar)为修饰剂，合成了Ce(OH)CO3的微（纳）米枝晶，并通过锻烧前驱体的方法制得了CeO2的微（纳）枝晶。研究了反应物浓度、添加剂用量、反应时间等对产物形貌的影响，得到了诸如枝晶、棒、微球等一系列特定形貌的氧化铈晶体。最后，根据所观察到的实验事实，提出了晶体表面晶格匹配和奥斯特瓦尔德熟化过程的生成机理。
　　以Ce(SO4)2·4H2O和NiSO4·6H2O为原料，在水热的条件下制备了球形复合Ni-CeO2微晶，研究了反应物用量、反应时间、反应温度等对所得产物的形貌影响并对相关现象进行了解释。最后，对典型的球形复合Ni-CeO2微晶结构的电化学性能、吸附性能进行了初步表征。结果显示，比起单独的CeO2球形结构，所得Ni-CeO2复合结构在电化学性能上有了明显的增强。
　　采用水热法，以La(NO3)3·nH2O为原料，成功的对La2O3微纳米结构实现了选择性的制备，研究了反应物浓度以及沉淀剂用量对于所得产物形貌的影响，并进一步通过控制表面活性剂种类，分别得到了La2O3多孔微球和多级三棱角微晶。最后，研究了多级三棱角微晶对甲基橙的光催化效果。结果显示，产物在光催化方面的性能得到相应的增强。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 氧化铈的空间结构

1．3 纳米氧化铈的制备方法

1．3．1 气相法

1．3．2 固相法

1．3．3 液相法

1．4 氧化铈纳米粒子的形貌控制

1．4．1 通过表面活性剂控制粒子形貌

1．4．2 通过调节反应温度控制粒子形状

1．4．3 通过改变铈源控制粒子形状

1．5 氧化铈纳米材料的性能及应用

1．5．1 催化剂性能

1．5．2 催化应用

1．6 选题的意义及研究内容

1．6．1 研究背景和选题意义

1．6．2 研究内容

第二章 CeO2微纳米枝晶的可控性制备与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 制备过程

2．2．4 样品表征

2．3 结果讨论

2．3．1 样品的XRD表征及分析

2．3．2 Ce(OH)CO3的典型样品形貌分析

2．3．3 样品的TG-DTA分析

2．3．4 煅烧后样品的XRD表征及分析

2．3．5 样品烧后的典型样品形貌分析

2．3．6 样品的程序升温还原(TPR)分析

2．3．7 实验参数对Ce(OH)CO3微晶形貌的影响

2．3．6 氧化铈微纳米晶形成过程分析

2．4 本章小结

第三章 NiO改性的CeO2微球的制备与性能表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 制备过程

3．2．4 样品表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 XRD表征及分析

3．3．2 典型样品的形貌分析

3．3．3 实验参数对Ni-CeO2微晶形貌的影响

3．3．4 样品的紫外-可见吸收光谱

3．3．5 Ni-CeO2微晶的吸附性能

3．3．6 电化学性能表征

3．3．7 Ni-CeO2微纳米晶形成过程分析

3．4 本章小结

第四章 La2O3微纳米晶体的可控性制备与表征

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 制备过程

4．2．4 样品表征

4．3 结果讨论

4．3．1 XRD的表征及分析

4．3．2 样品的TG-DSC分析

4．3．3 典型样品形貌分析

4．3．4 实验参数对La2O3微晶形貌的影响

4．3．5 氧化镧光催化性能表征

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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