CeO/CNTs纳米核壳结构的制备及对应CeO纳米管催化性能的研究

摘要

一维纳米结构材料具有独特的光、电、磁和催化等性能，在太阳能电池、传感器、催化剂等诸多重要领域有着广泛的潜在应用。大量研究表明，一维纳米材料的结构、形貌、尺寸等与它们的性能有密切的关系。因此，一维纳米材料的制备及性能研究受到广泛关注。近年来随着碳纳米管制备技术的日益成熟，以碳纳米管为模板合成各种新结构和新性质的一维纳米结构，具有重要的研究价值。 本文通过探索了几种简易可行的方法制备一维纳米核壳结构CeO<,2>/CNTS，可控煅烧得到结构均一的CeO<,2>纳米管，并对CeO<,2>纳米管对CO催化性能进行深入研究。主要内容包括： 首先探讨通过超声辅助液相法、常温均相沉淀法和有机溶剂回流法三种方法合成一维纳米核壳结构的CeO<,2>/CNTs。分别研究碳纳米管预处理工艺、溶剂及沉淀剂种类等实验条件对核壳纳米结构形成的影响，通过优化工艺条件得到Ce02纳米粒子在碳纳米管表面形成连续致密包覆层的核壳结构。然后，采用TEM、SEM、XRD、XPS、FT-IR等多种分析表征手段对其形貌、结构及元素等方面进行深入研究，提出相应的合成机理。 在合成一维纳米核壳结构的CeO<,2>/CNTs基础上，进一步通过煅烧处理，去除核壳内层的碳纳米管得到CeO<,2>纳米管。主要研究了煅烧温度对于CeO<,2>纳米管成型的影响，并对其热稳定性进行了分析，结果表明所得CeO<,2>纳米管为粒状纳米管，不同于以往合成的壁状纳米管。 最后，对合成的CeO<,2>纳米管对CO的催化性能进行了评价，并提出了相应的催化机理，研究结果表明本文所得CeO<,2>纳米管对CO的催化温度比文献报道值低，催化效果良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1研究背景及选题意义

1.2纳米材料概述

1.3一维纳米材料的研究进展

1.3.1一维纳米材料的制备方法

1.3.2一维纳米材料的特性及应用

1.4一维纳米结构二氧化铈及其催化性能的研究现状

1.4.1一维二氧化铈纳米结构的制备

1.4.2一维二氧化铈性能的研究进展

1.5论文研究的主要内容

第二章超声辅助液相法制备CeO2/CNTs纳米核壳结构

2.1实验部分

2.1.1实验试剂与设备

2.1.2实验方法

2.1.3测试仪器

2.2结果与讨论

2.2.1结构分析与表征

2.2.2 CeO2/CNTs纳米核壳结构的形貌控制

2.2.3机理分析

2.3本章小结

第三章常温均相沉淀法制备CeO2/CNTs纳米核壳结构

3.1实验部分

3.1.1实验试剂与设备

3.1.2实验方法

3.1.3测试仪器

3.2结果与讨论

3.2.1结构分析与表征

3.2.2 CeO2/CNTs纳米核壳结构的形貌控制

3.2.3机理分析

3.3本章小结

第四章有机溶剂辅助回流法制备CeO2/CNTs纳米核壳结构

4.1实验部分

4.1.1实验试剂与设备

4.1.2实验方法

4.1.3测试仪器

4.2结果与讨论

4.2.1结构分析与表征

4.3.2 CeO2/CNTs纳米核壳结构的形貌控制

4.2.3机理分析

4.3本章小结

第五章CeO2纳米管成型研究

5.1实验部分

5.1.1实验方法

5.1.2测试仪器

5.2结果与讨论

5.2.1超声辅助液相法制备CeO2纳米管煅烧成型研究

5.2.2均相沉淀法制备CeO2纳米管煅烧成型研究

5.2.3有机溶剂辅助回流法制备CeO2纳米管煅烧成型研究

5.3本章小结

第六章CeO2纳米管催化性能研究

6.1催化剂催化活性评价及催化条件的选择

6.1.1催化剂活性测定仪器

6.1.2催化活性评价体系

6.1.3所选择的催化条件

6.2结果与讨论

6.2.1煅烧温度对二氧化铈纳米管的催化活性的影响

6.2.2煅烧时间对催化活性的影响

6.2.3不同方法制备的二氧化铈纳米管的催化活性

6.2.4不同结构二氧化铈的催化活性

6.2.5二氧化铈纳米管的催化稳定性测试

6.2.6 CeO2纳米管对CO的催化机理探讨

6.3本章小结

第七章总结与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致 谢