本文選題：氧化鈰 + 水熱合成��； 參考：《北京科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：由于氧化鈰內(nèi)部總存在Ce4+與Ce3+的可逆轉(zhuǎn)化而且其本身又是一種環(huán)境友好型材料,使得其在能源與環(huán)境等領(lǐng)域有著諸多重要應(yīng)用。在各種應(yīng)用中,氧化鈰不僅可以作為活性組分,而且還能作為其他活性組分的良好載體。本論文采用水熱法合成了多殼層氧化鈰,多孔微立方氧化鈰及八面體／納米線CeO2/CePO4共晶復(fù)合結(jié)構(gòu)。并結(jié)合各種表征手段,探討了不同層級(jí)結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)與形成機(jī)制,建立了形貌與性能之間的有機(jī)聯(lián)系。主要研究涉及如下幾方面： (1)采用水熱處理增強(qiáng)C球模板對(duì)鈰離子的捕獲能力,獲得了較高含量鈰離子的吸附C球。當(dāng)將吸附C球分別以1℃min-1,2℃min-1到10℃min-1的焙燒速率進(jìn)行焙燒處理,則依次獲得單殼層,雙殼層,三殼層氧化鈰。即殼層數(shù)隨著焙燒速率的加快而增加。當(dāng)將焙燒速率設(shè)定在15℃min-1,產(chǎn)物中出現(xiàn)了四殼層。以三殼層為例,它們具有多級(jí)特征尺度,其外層,中間層,內(nèi)層的直徑分別為～300nm,-180nm,-80nm而平均殼層厚度為30nm。 (2)該多殼層氧化鈰具有較高的比表面積(～90m2/g),孔分布在1～4nm范圍內(nèi),是金屬納米顆粒優(yōu)良載體。以Au納米顆粒為例設(shè)計(jì)構(gòu)建了Au/CeO2異質(zhì)催化劑。Au納米顆粒的尺寸小于5nm,且在殼層上具有良好的分散度。該異質(zhì)催化劑顯示出對(duì)對(duì)硝基苯酚還原反應(yīng)的良好催化性能。 (3)水熱增強(qiáng)合成較小尺度多殼層的方法具有普適性,可以擴(kuò)展到La2O3,Nd2O3, Co3O4, NiO及摻雜氧化鈰(Co-CeO2)與復(fù)合氧化鈰(Al2O3/CeO2, C/CeO2)等多殼層結(jié)構(gòu)的制備。其中,Co-CeO2與C/CeO2表現(xiàn)出對(duì)紫外可見(jiàn)波段光的強(qiáng)吸收能力,具有應(yīng)用于光催化領(lǐng)域的潛能。這種方法開啟了合成多種小尺寸功能氧化物多殼層的大門,具有廣闊的應(yīng)用前景。 (4)在葡萄糖-草酸鹽體系下,采用水熱法首先合成了微立方氧化鈰前驅(qū)體,其大小在20μ m左右,且內(nèi)部布滿孔道。由XRD及IR分析可知,該前驅(qū)體為一種高結(jié)晶度的有機(jī)無(wú)機(jī)晶體,并含有許多親水官能團(tuán)。而TG-DSC熱分析結(jié)果則表明該有機(jī)無(wú)機(jī)晶體具有較高的熱穩(wěn)定性,直到335℃才發(fā)生分解,失重率達(dá)～51%,這也說(shuō)明了該晶體中含有相對(duì)較高的有機(jī)組分。經(jīng)過(guò)焙燒處理,這種微立方有機(jī)無(wú)機(jī)晶體轉(zhuǎn)化為微立方氧化鈰,該結(jié)構(gòu)是由納米顆粒組成的典型多級(jí)結(jié)構(gòu),比表面積達(dá)到53.1m2/g。 (5)在水熱條件下,通過(guò)調(diào)控Ce/P摩爾比,成功地合成了CeO2/CePO4共晶復(fù)合結(jié)構(gòu)。該復(fù)合結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光性能與Ce/P摩爾比存在依賴關(guān)系。而且在Ce/P摩爾比等于4時(shí)發(fā)光性能最優(yōu)。發(fā)光增強(qiáng)的原因可能是CeO2對(duì)CePO4的適當(dāng)包覆。 (6)在低磷酸鹽溶度下,通過(guò)一步水熱法合成了均勻的CePO4納米線。隨著起始Ce/P摩爾比的增加,可以實(shí)現(xiàn)部分單斜相CePO4向六方相CePO4的轉(zhuǎn)變。增強(qiáng)的光致發(fā)光性能在Ce/P摩爾比等于4時(shí)得到,從相結(jié)構(gòu)上看,該點(diǎn)正好是單斜與六方相的轉(zhuǎn)變臨界點(diǎn)。發(fā)光增強(qiáng)的原因可能是相變臨界點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)中存在結(jié)構(gòu)敏感能級(jí)。
[Abstract]:Because of the reversible conversion of Ce4 and Ce3 in cerium oxide and its environmental friendly material, cerium oxide has many important applications in the fields of energy and environment.In various applications, cerium oxide can be used not only as active component, but also as a good carrier of other active components.In this paper, multi-shell cerium oxide, porous micro-cubic cerium oxide and octahedron / nanowire CeO2/CePO4 eutectic composite structures were synthesized by hydrothermal method.The microstructure and formation mechanism of different hierarchical structures were discussed, and the organic relationship between morphology and properties was established.The main studies cover the following areas:1) the C sphere adsorbed with high content of cerium ion was obtained by hydrothermal treatment to enhance the capture ability of C sphere template.When the adsorbed C-sphere was roasted at the roasting rate of 1 鈩，

本文編號(hào)：1753053