一維CeO-,2-納米材料的微波合成與光催化性能研究.pdf

1、CeO2納米材料作為一種新型的功能材料，廣泛應(yīng)用于汽車尾氣處理、水污染凈化、紫外光吸收劑、拋光粉、電化學(xué)以及玻璃澄清劑等領(lǐng)域。由于CeO2納米材料具有廣闊的發(fā)展前景和可預(yù)期的市場潛力，研究和開發(fā)綜合性能好的CeO2納米材料，已成為材料工作者努力實現(xiàn)的目標(biāo)。
　　 近年來，一維納米結(jié)構(gòu)，如納米棒、納米帶和納米管等已經(jīng)成為了當(dāng)今世界各研究小組的重要研究內(nèi)容，它們通常被認(rèn)為在構(gòu)建納米器件中作為連接物。因此，如果可以在簡單易控的條件下，

2、合成一維CeO2納米材料將具有非常重要的意義。本課題針對這一國際研究熱點，選用廉價的硝酸鈰、尿素為反應(yīng)物，通過微波均相合成法制得了CeO2納米帶以及CeO2納米棒等一維納米結(jié)構(gòu)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、激光粒度測試儀(LS)、X射線衍射儀(XRD)、X光電子能譜儀(XPS)、紅外光譜分析(IR)、紫外-可見光譜分析(UV-vis spectrum)、比表面積測試(BET)等手段對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)及組成特征

3、進(jìn)行了表征。
　　 首先，通過PEG4000引導(dǎo)合成了一維CeO2納米帶。研究表明，PEG4000的存在對CeO2納米帶的合成具有重要的影響。
　　 其次，在不添加PEG4000的情況下，通過調(diào)整鈰離子與尿素濃度制備了CeO2納米棒，考察了表面活性劑、反應(yīng)物濃度、微波反應(yīng)制度、溶劑種類等對CeO2形貌結(jié)構(gòu)的影響。通過透射電子顯微鏡研究了納米顆粒的自組裝過程，并對一維CeO2納米結(jié)構(gòu)的形成機理進(jìn)行了初步探討，TEM圖表明棒

4、狀CeO2的形成機制可能是晶粒在羥基作用下，通過相同的晶面相結(jié)合，遵循團(tuán)聚生長規(guī)律，沿著晶粒生長方向定向組裝成球鏈狀結(jié)構(gòu)，同時在氫鍵的作用下逐步橫向連接形成納米棒束。
　　 以甲基橙溶液作為模擬降解物，對自制的一維CeO2納米材料光催化降解性能進(jìn)行了考察。比較了CeO2納米棒、CeO2納米帶和市售P25的催化效果，結(jié)果顯示CeO2的催化性能明顯優(yōu)于P25，其中以CeO2納米棒最佳。探討了CeO2納米棒束降解甲基橙效率的影響因素，

5、包括制備條件、煅燒制度、催化劑用量以及pH值，結(jié)果表明：
　　 (1)粒徑大小對催化劑催化效率的影響是顯著的，一般來說，粒徑越小，催化效果越明顯；
　　 (2)不同煅燒制度下CeO2納米棒催化降解甲基橙的實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)300℃空氣中煅燒的CeO2催化效果最佳。在煅燒溫度為300℃時，空氣中煅燒的CeO2的光催化活性明顯要優(yōu)于在氮氣中煅燒的，前者的降解率為后者的3倍多；
　　 (3)應(yīng)該選擇適宜的催化劑用量，這樣使得