爆轟法制備納米二氧化鈰及其性能研究.pdf

1、納米二氧化鈰既有納米材料的優(yōu)點，又具有稀土材料化學(xué)活性高、氧化還原能力強和配位數(shù)多變的特點，集兩種材料的優(yōu)勢于一身，是比純粹的納米材料和稀土材料更優(yōu)良的新型復(fù)合材料，爆轟法制備的納米二氧化鈰具有巨大的比表面積、大量的結(jié)構(gòu)缺陷和表面含氧官能團等性質(zhì)，使其在開發(fā)具有特殊性能的新材料方面具有較大的潛力。本論文系統(tǒng)研究了爆轟法制備納米二氧化鈰的藥劑配方、提純工藝、藥劑性質(zhì)和納米二氧化鈰的晶型發(fā)育情況、粒徑大小、顆粒形貌以及吸光和吸附性能。主要工

2、作及結(jié)論如下:
　　 1、基于零氧平衡原則，以硝酸鈰和硝酸銨的混合水溶液作為氧化劑，石蠟作為可燃劑，失水山梨糖醇單油酸酯作為乳化劑，空心樹脂微球作為敏化劑，尿素作為添加劑，根據(jù)硝酸鈰含量的變化、有無尿素以及乳化時的剪切力大小，設(shè)計出7種特種藥劑配方。
　　 2、研究了特種藥劑的制備工藝，主要從溶解時間和工藝安全角度分析配制水相溶液的最佳加熱溫度、從溶化時間和工藝安全角度分析配置油相溶液的最佳加熱溫度、以乳化效果為判據(jù)，分

3、析了乳化最佳溫度以及從敏化效果分析敏化最佳溫度，研究結(jié)果表明:水相溶液和油相溶液的最佳加熱溫度為130℃，乳化最佳溫度為130℃，乳化轉(zhuǎn)速2700r/min，乳化基質(zhì)制備后應(yīng)直接敏化，不宜放置時間過長。按照此工藝成功制備出了7種特種藥劑。
　　 3、研究了7種特種藥劑的理化性能和爆炸性能，對特種藥劑的密度和爆速進行了測定，對各特種藥劑的爆壓、爆熱、爆溫、爆容進行了理論計算，研究表明，所設(shè)計的藥劑具有雷管感度;密度為1.08～1.

4、20g·cm-3;儲存期3個月;爆速大于4000m/s，爆壓5.11GPa以上;爆熱580kcal/kg以上;爆溫2000K以上;爆容750L·kg-1以上。
　　 4、用X-射線衍射儀和透射電子顯微鏡研究了二氧化鈰顆粒的形貌、粒徑及晶型發(fā)育情況，并研究了二氧化鈰的得率。綜合比較顆粒粒徑、顆粒外觀、分散情況、晶型發(fā)育情況及二氧化鈰的得率，篩選出制備納米二氧化鈰最佳的特種藥劑配方為:六水合硝酸鈰52.88％、硝酸銨39.51％、石

5、蠟4.97％、Span-801.95％、空心樹脂微球0.7％、乳化轉(zhuǎn)速2700r/min。
　　 5、研究了二氧化鈰的提純工藝，利用酸洗溶解的方法，通過正交試驗優(yōu)化獲得提純工藝的最佳參數(shù)為:時間12h，水量／硝酸量5/1，硝酸量6mL，反應(yīng)溫度90℃，按此提純工藝參數(shù)能得到純度為99.95％的二氧化鈰。
　　 6、通過X-射線衍射儀和透射電子顯微鏡分析研究了不同焙燒溫度下二氧化鈰晶粒發(fā)育情況和晶粒尺寸大小，確定600℃為

6、二氧化鈰的最佳焙燒溫度。
　　 7、研究表明:用爆轟法所制備的納米二氧化鈰晶型為立方晶系，形狀為近似球形，粒徑20nm～50nm。該方法具有制備成本低，設(shè)備簡單，反應(yīng)時間短，操作步驟簡單等優(yōu)點。
　　 8、對爆轟制備得到納米二氧化鈰進行紫外吸收分析和BET分析。研究表明，所制備的納米二氧化鈰對紫外線的吸收度較高，吸收波長在350nm～220nm;其氮氣吸脫附等溫線按照IUPAC分類屬于第Ⅱ型，孔隙形狀大多是錐形的，比表面