稀土氧化物納米空心球的制備及其功能化研究.pdf

1、無機(jī)納米空心球是近幾年來廣泛研究的一種功能材料,既具有低密度、物化性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),又具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)或化學(xué)等性能,可用作各種催化劑、微型反應(yīng)器以及藥物輸送載體等。其中稀土氧化物空心球由于同時(shí)具備光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)等多種性能,因而應(yīng)用更廣泛。本論文采用碳球模板法制備稀土納米空心球,探討其功能化。研究了水熱一步法制備碳球模板的工藝條件。以碳球?yàn)槟０?結(jié)合自組裝和均相沉淀法,分別制備了納米二氧化鈰(CeO2)和納米氧化

2、釔(Y2O3)空心微球,并初步探討其性能。同時(shí)研究了水熱一步法制備CeO2空心球。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.以葡萄糖和去離子水為原料,采用一步水熱法合成粒徑均勻的單分散碳微球,研究了制備碳球的最佳工藝條件,如水熱溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比、pH值和表面修飾劑等對碳球的結(jié)構(gòu)和形貌影響。結(jié)果表明:當(dāng)水熱溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間為6h,pH為9.0時(shí),制得粒徑約150nm的碳球。加入尿素與葡萄糖的質(zhì)量比為1:5時(shí),制得碳球單分散好

3、、表面光滑、粒徑均一,約為10μm。
　　2.以碳球?yàn)槟０?與六水硝酸鈰的前驅(qū)體自組裝,得到CeO2/碳球復(fù)合微球,然后煅燒、后處理即得到納米CeO2空心球。分析了CeO2空心微球的形成機(jī)理,研究了六亞甲基四胺對空心微球的粒徑和結(jié)構(gòu)影響,測試納米CeO2空心球光催化降解甲基橙溶液的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨六亞甲基四胺的用量增加,CeO2空心微球的粒徑增大。CeO2空心微球?qū)谆热芤壕哂辛己玫拿撋阅?經(jīng)過6h處理以后,其脫色率達(dá)到

4、94％以上。
　　3.以碳球?yàn)槟０?結(jié)合超聲分散技術(shù)和均相沉淀法,制得Y2O3/碳球復(fù)合微球,再煅燒、后處理,即得納米Y2O3空心球。分析了Y2O3空心球的形成機(jī)理,研究PVP的用量對復(fù)合微球的形貌影響以及煅燒時(shí)間對空心球的晶型影響。結(jié)果表明,加入0.1g的PVP可以有效改善復(fù)合微球的球形度和形貌,且煅燒溫度在700℃時(shí),得到的納米Y2O3空心球均為純相立方晶系。將納米Y2O3粉體和納米Y2O3空心球分別與丁基橡膠共混得到的復(fù)合材

5、料,研究了填料、硫化體系、頻率和溫度對復(fù)合材料阻尼性能的影響。結(jié)果表明,納米Y2O3作為填料時(shí)復(fù)合材料的阻尼性能最好。與Y2O3粉體相比,加入Y2O3空心球得到的復(fù)合材料的阻尼效果較好。
　　4.以六水硝酸鈰和乙二醇為主要原料,通過加入不同的酸堿試劑,初步探索一步水熱法制備CeO2空心微球的工藝條件,包括去離子水用量、水熱反應(yīng)時(shí)間和不同酸堿試劑對CeO2空心微球的形貌與結(jié)構(gòu)影響。結(jié)果表明,水熱一步法可以合成出內(nèi)部空心的球型CeO2