摻雜稀土鋯酸鹽的制備、結(jié)構(gòu)及催化性能研究.pdf

1、制備新型納米及亞微米級材料是當(dāng)今材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文以具有高的導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高催化活性的燒綠石型稀土鋯酸鹽(Ln2Zr2O7)為研究對象，通過尋求綠色的合成手段，在相對溫和的環(huán)境中獲得尺寸小、分散性好的納米粒子。本文將軟化學(xué)法運(yùn)用到其制備過程中，制備出了系列Ln2Zr2O7為基礎(chǔ)的摻雜納米材料，研究了其結(jié)構(gòu)、形貌以及光催化性能等，主要內(nèi)容如下:
　　采用了一種軟化學(xué)法一鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法，在較低的溫度下制備了系

2、列Ln2Zr2O7(Ln=La,Nd，Sm，Eu,Dy,Er)，系統(tǒng)研究了Ln對Ln2Zr2O7晶體結(jié)構(gòu)的影響;初步研究了反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法所制得產(chǎn)物的團(tuán)聚少，粒子粒徑分布均勻，平均粒徑在30nm左右。對所制備的Ln2Zr2O7系列產(chǎn)物的光催化活性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，合成的產(chǎn)物均有好的光催化活性，Ln的種類對Ln2Zr2O7系列的催化活性有較大的影響，其光催化活性的順序?yàn)镈y2Zr2O7＞Nd2Zr2O7＞Er2

3、Zr2O7＞Sm2Zr2O7＞La2Zr2O7。在這個(gè)體系中隨著原子序數(shù)的增加，納米晶的光催化活性變化規(guī)律與稀土金屬陽離子Ln3+磁矩的變化規(guī)律一致。說明稀土離子的光催化活性與Ln3+磁矩同源于4f電子結(jié)構(gòu)。
　　系統(tǒng)研究了A位的Ln部分被其他Ln取代的La2-x LnxZr2O7系列化合物的制備及光催化性能，采用軟化學(xué)法—鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法，制備了系列La2-x LnxZr2O7(Ln=La,Nd,Sm，Eu,Dy,Er)納

4、米晶。結(jié)果表明，A位置的La可以被其他鑭系元素Ln取代，而不改變其晶型。Ln實(shí)際上代替了La摻雜進(jìn)入其晶格中，產(chǎn)物為單一晶相的固溶體。通過鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法制備了高分散的，粒度分布均勻，粒子尺寸約20nm～40nm的La2-xLnxZr2O7系列化合物。并對產(chǎn)物的熒光性質(zhì)及光催化性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　采用鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法合成了A位的Ln部分被過渡金屬取代的Ln2-xMxZr2O7系列化合物，得到了單一相的固溶體。結(jié)果

5、表明，Ln3+可以被M3+置換，且不改變晶型，產(chǎn)物為單一相的燒綠石型固溶體。而且所制備的粒子分布均勻，形狀規(guī)則，分散性好。同時(shí)研究了其光催化活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ln2-xMxZr2O7系列具有好的催化活性。
　　采用鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法制備的A位的Ln部分被取代的La2-xLnxZr2O7和Ln2-xMxZr2O7系列化合物，研究其對高氯酸銨(AP)熱分解的催化性能。采用DSC/TG-MS聯(lián)用技術(shù)研究了Ln2-xMxZr2O7對高氯酸

6、銨的催化。結(jié)果表明，Ln2-xMxZr2O7對高氯酸銨(AP)有較強(qiáng)的催化作用，添加2％的Ln2-xMxZr2O7使高氯酸銨的分解溫度降低，分解放熱量增大。最大程度發(fā)揮了納米催化劑的催化效能。與單純的金屬氧化物相比，摻雜燒綠石型的納米粒子均表現(xiàn)出對高氯酸銨(AP)有較好的催化性能。
　　采用鹽助甘氨酸自蔓延燃燒法，以硝酸鏑、硝酸鈷和硝酸鈰為原料，甘氨酸為燃燒劑，KCl為反應(yīng)惰性鹽，通過變化nGlycine/nM值、鹽用量、煅燒溫度

7、控制納米晶體的粒徑，制備了立方晶系螢石型Dy2-xCoxCe2O7納米晶。Dy3+可以被Co3+部分置換，且不改變晶型，產(chǎn)物為單一相的螢石型固溶體。所獲得的納米粒子具有良好的分散性，粒徑約為18nm。采用DSC/TG-MS聯(lián)用技術(shù)研究了Dy1.9Co0.1Ce2O7對高氯酸銨的催化。結(jié)果表明，Dy1.9Co0.1Ce2O7對高氯酸銨(AP)有較強(qiáng)的催化作用，添加2％的Dy1.9Co0.1Ce2O7使高氯酸銨的分解溫度降低近120℃，分解