氧化鈰基納米粉體的制備及性能研究.pdf

1、二氧化鈰是一種新型的稀土功能材料，在光催化方面有良好的研究前景。CeO2納米粉體的組成、結(jié)構(gòu)和形貌對(duì)其性能有很大影響。本課題利用水熱及微波水熱法，通過有機(jī)和無機(jī)形貌控制劑研究CeO2微納粉體的制備和形貌控制過程，探討了摻雜對(duì)CeO2納米粉體的影響。在光催化領(lǐng)域，由于二氧化鈰良好的和儲(chǔ)氧性能，在光激發(fā)后晶格中的氧能抑制電子-空穴對(duì)的快速?gòu)?fù)合，提高光催化效率;同時(shí)，其氧化-還原性能在降解有機(jī)物中也能起到一定的作用。在本課題中，研究光催化性能

2、時(shí)加入雙氧水，利用CeO2與H2O2之間的類Fenton反應(yīng)來加強(qiáng)其光催化性能。圍繞CeO2微納米材料的制備、形貌控制以及光催化性能，本論文著重進(jìn)行了以下幾方面的探討:
　　 (1)以三聚磷酸鈉和磷酸鈉形貌控制劑和礦化劑，180℃水熱條件下成功制備出CeO2納米八面體與納米棒。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水熱反應(yīng)過程中磷酸鹽水解產(chǎn)生的H2PO4-離子是促進(jìn)納米棒形成和生長(zhǎng)的主要原因，而HPO42-離子則是促進(jìn)納米八面體形成和生長(zhǎng)的主要因素。

3、>　　 (2)在三聚磷酸鈉和磷酸鈉的水熱體系下，制備了F、Cu、Sr和Ni摻雜的CeO2納米粉體。a）F的引入能抑制CeO2納米棒的形成，增大了粉體的比表面積，提高了光催化活性。b）磷酸鈉的水熱體系中，Cu摻雜配比為10％時(shí)，粉體的結(jié)晶性最好。Cu摻雜能夠抑制納米棒而促進(jìn)納米八面體的生長(zhǎng)。在三聚磷酸鈉體系中，Cu的引入有利于納米棒的形成于長(zhǎng)大，但反應(yīng)時(shí)間的增加有利于納米八面體的生長(zhǎng)。c）磷酸鈉的水熱體系中，Sr的增加能夠抑制納米八面體

4、而不影響納米棒的生長(zhǎng)，但納米棒容易聚集在一起變?yōu)榇貭?。在三聚磷酸鈉體系中，Sr的引入有對(duì)納米棒有抑制作用，但隨反應(yīng)時(shí)間的增加不影響納米八面體的形貌與尺寸。d）磷酸鈉的水熱體系中，當(dāng)Ni摻雜配比為5％時(shí)，摻雜效果最好。在三聚磷酸鈉體系中，Ni的引入有對(duì)納米八面體的形成與長(zhǎng)大有抑制作用，但反應(yīng)時(shí)間對(duì)納米棒與八面體的形貌與尺寸并無影響。
　　 (3)采用微波水熱法，在180℃，以PVP為形貌控制劑的條件下制備出CeO2納米實(shí)心球。納米

5、實(shí)心球由細(xì)小的納米顆粒組成，反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)破壞納米實(shí)心球的結(jié)構(gòu)。形貌和結(jié)構(gòu)良好的CeO2納米實(shí)心球的光催化效果良好。以SDS和甘氨酸為形貌控制劑，在微波水熱180℃下，能制備出CeO2納米空心結(jié)構(gòu)。
　　 (4)采用水熱法，180℃條件下，以CTAB、PEG6000和檸檬酸為形貌調(diào)控劑反應(yīng)12h，分別制備出CeO2納米球、梭形粉體與六方柱狀粉體。SEM測(cè)試表明，CTAB對(duì)CeO2粉體形貌和尺寸調(diào)節(jié)性能較好，而PEG6000和檸檬