利用Kirkendall效应制备CeTiO纳米中空球的研究

摘要

本论文利用溶剂热下的Kirkendall效应成功制备了Ce1-xTixO2纳米空心球，并对其进行了表征测试和性能研究。
　　 以溶剂热合成的尺度均一的CeO2纳米球作为前躯体，通过加入Ti4+进行二次反应生成Ce1-xTixO2纳米空心球。得到的空心球具有CeO2的面心立方结构，形貌完整、大小均匀，粒径约为65nm。通过对反应条件的考察获得了最佳条件为：Ti/Ce=8/10，在1900C反应8h。温度是影响扩散速率的重要因素，反应温度低于1900C时得不到空心结构，高于190℃时，空心球出现大小不均，甚至球体破裂，杂质增多。在190℃条件下，当4/10≤Ti/Ce《8/10时得到的空心球效果比较理想，在此范围之外得不到空心结构或颗粒空心率不高、形貌不均，即使改变反应温度也是如此。延长反应时间会使球体壳层变薄，但不会改变产物结构。研究发现，Ce1-xTixO2纳米空心球的紫外吸收能力比纯CeO2变强，并且在蓝紫光区具有较强的发光性能。
　　 另外，本论文还探索了利用Kirkendall效应制备Ce1-ZrxO2纳米管。在水热条件下成功制备出CeO2纳米棒前驱体，但是二次反应未得到管状产物，可能是由于单晶形式的前躯体的高稳定性不利于Kirkendall效应扩散。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 中空纳米材料概述

1.2 中空纳米材料的研究现状

1.2.1 聚合物中空球

1.2.2 碳材料中空球

1.2.3 无机材料中空球

1.2.4 金属单质材料中空球

1.3 中空纳米材料的制备方法

1.3.1 模板合成法

1.3.2 L-b-L自组装法

1.3.3 界面自组装反应法

1.3.4 原位-前驱物模板-界面反应法

1.3.5 水热／溶剂热反应法

1.3.6 超声化学法

1.3.7 喷雾干燥法

1.3.8 0stwald熟化法

1.3.9 利用Kirkendall效应制备中空纳米材料

1.4 中空纳米材料的应用

1.4.1 在催化剂领域中的应用

1.4.2 在医药方面的应用

1.4.3 在填料方面的应用

1.4.4 在涂料方面的应用

1.5 CeO2及其复合氧化物的研究进展

1.6 本课题选题的目的和意义

1.7 本文所用的主要测试手段

第二章 Ce1-xTixO2中空纳米球的合成、表征

2.1 引言

2.2 试剂与仪器

2.3 Ce1-xTixO2中空纳米球的制备

2.4 Ce1-xTixO2中空纳米球的表征

2.4.1 产物的XRD分析

2.4.2 产物的TEM分析

2.4.3 产物的HRTEM分析

2.4.4 Ce1-xTixO2的XPS分析

2.4.5 Ce1-xTixO2的EDX分析

2.4.6 Ce1-xTixO2纳米空心球的红外谱图分析

2.5 Ce1-xTixO2纳米空心球的形成机理探讨

2.6 影响因素

2.6.1 温度对产物的影响

2.6.2 Ti/Ce摩尔比对产物的影响

2.6.3 反应时间对产物的影响

2.6.4 洗涤条件对产物的影响

2.6.5 高温煅烧对产物的影响

2.7 Ce1-xTixO2中空纳米球的性能测试

2.7.1 Ce1-xTixO2中空纳米球的紫外光吸收性能

2.7.2 Ce1-xTixO2复合氧化物发光性能

2.8 小结

第三章 CeO2-ZrO2复合氧化物的制备

3.1 引言

3.2 实验试剂与仪器

3.3 实验步骤

3.4 结果与讨论

3.4.1 产物的XRD分析

3.4.2 产物的TEM分析

3.5 小结

第四章 结论

参考文献

学期间发表论文

致谢