三維微納米結(jié)構(gòu)稀土氧化物的控制合成與表征.pdf

1、稀土材料具有獨特的光、電、磁學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)材料、磁性材料、催化材料、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，上述性能與材料的形貌、尺寸、微觀結(jié)構(gòu)和表面特性等密切相關(guān)。在本論文中，我們以CeO2和La2O3為研究對象并對其形貌和尺寸的控制合成進行研究。本文旨在探索三維微納米CeO2和La2O3的水熱及溶劑熱制備方法，并以甲苯催化燃燒和汽車尾氣三效催化凈化為探針反應(yīng)，分別考察了CeO2、La2O3及CeO2負載的催化劑在催化中的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容如下

2、:
　　(1)通過調(diào)節(jié)鈰鹽種類和含量、溶劑組成、羧酸種類和含量以及制備時的反應(yīng)條件，成功合成了不同形貌的氧化鈰:采用CeCl3/PVP/水/尿素/乙酸體系經(jīng)水熱反應(yīng)合成球形氧化鈰(HTS);采用Ce(NO3)3/PVP/乙二醇/水/丙酸體系經(jīng)溶劑熱反應(yīng)合成球形氧化鈰(STS)，制備出的500℃焙燒的新鮮氧化鈰比表面為133 m2/g，1000℃焙燒的老化樣品能維持在7 m2/g以上;采用CeCl3/PVP/乙二醇/水/丙酸/KOH

3、體系經(jīng)溶劑熱反應(yīng)制備的花形氧化鈰(STF)具有狹窄的孔徑分布，此體系中KCl充當硬模板促進了介孔的生成。
　　(2)硝酸刻蝕氧化鈰前軀體可改變原有氧化鈰的某些性質(zhì)，我們通過不同的表征手段詳細探索酸蝕對材料性能的影響。酸蝕氧化鈰的XRD衍射峰信號減弱，表明晶粒尺寸減小;SEM圖表明酸蝕對形貌的影響與前驅(qū)體的制備方法有關(guān);酸蝕納米球的TEM圖具有更多的內(nèi)部空隙;N2物理吸附測試結(jié)果則顯示酸蝕可大大提高氧化鈰的比表面、孔容，并影響孔徑分

4、布。
　　(3)利用類似體系同樣可以合成具有不同三維形貌的鑭化合物，在不同溫度下焙燒獲得La2O2CO3和La2O3。利用溶劑熱法合成花形鑭化合物，改變酸的含量和反應(yīng)時間對鑭化合物的形貌起到?jīng)Q定性作用;采用水熱法則合成圓盤形La(OH)CO3,經(jīng)1000℃焙燒后的La2O3比表面能維持在10 m2/g以上。
　　(4)以甲苯催化燃燒和汽車尾氣三效催化凈化為探針反應(yīng)，分別考察了CeO2、La2O3及CeO2負載的催化劑的催化性

5、能?；钚詼y試結(jié)果表明，STS乙酸體系制各的CeO2-STSAce在甲苯催化中表現(xiàn)出了最佳的催化活性。酸蝕CeO2具有更好的活性，通過BET和XPS分析，我們可以推測催化活性的提高與酸蝕后比表面、孔容的增大和表面暴露活性位的增多有關(guān)。溶劑熱法反應(yīng)2h制備的La2O3-ST2具有最佳的甲苯催化活性。Pt-Rh-Pd/STSAce在三效催化測試中有著更高的C3H8和NO催化活性，但酸蝕后活性變差，這可能是由酸蝕減小表面酸位強度進而影響反應(yīng)氣體