稀土金屬納米材料的超聲法合成研究.pdf

1、本論文從研究納米材料的第一步—納米材料的制備與表征著手，利用水熱與超聲法，設(shè)計新的反應(yīng)體系和工藝路線，通過調(diào)節(jié)實驗參數(shù)，很好地實現(xiàn)了鈰鋯復合物及金屬鎢酸鹽的形貌控制合成。用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量分散波譜(EDS)、X—射線衍射儀(XRD)、紫外可見光譜(UV—vis)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、熱重分析儀(TG)等技術(shù)對樣品進行表征和結(jié)構(gòu)分析，主要結(jié)果如下： 1．采用超聲法和水熱法兩種方

2、法分別可制得同晶形的CeO2晶體、ZrO2晶體、CeO2/ZrO2復合物、碳納米管負載CeO2/ZrO2復合物，金屬鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4、PbWO4、ZnWO4)晶體，實驗結(jié)果證明，超聲法與水熱法相比具有便于操作、反應(yīng)條件溫和、效率高且環(huán)境友好等特點。 2．超聲法制備的CeO2/ZrO2復合物的比表面積高達226m2·g-1，即使經(jīng)過高達773K的高溫煅燒，其表面積減少的很小，仍可保持在190m2·g-1，這說明采用超

3、聲法制備的CeO2/ZrO2復合物結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，具有很高的熱穩(wěn)定性，煅燒后能夠保持其原有的尺寸及晶形。同時實驗結(jié)果表明，在超聲過程中加入PEG-600可以增強CeO2/ZrO2復合物的耐熱性。 3．水熱法及超聲化學法制備的碳納米管負載CeO2/ZrO2氧化物的儲氧量(OSC)(0.59％，0.85％)遠遠高于不加入碳納米管而直接采用水熱法及超聲法制備的CeO2/ZrO2復合物的OSC(0.37％，0.45％)，且比由同種方法合成

4、的單一氧化物CeO2粉末的OSC(0.22％，0.36％)及ZrO2粉末的OSC(0.33％，0.41％)也高得多。這說明，碳納米管的加入能增加CeO2/ZrO2復合物的儲氧性能，使鈰鋯復合物應(yīng)用于三效催化劑(TWCs)的前景更加廣闊。 4．采用水熱法及EG輔助超聲法制備了不同形貌的FeWO4、MnWO4、PbWO4、ZnWO4晶體，如正四面體、棒狀、顆粒狀、多孔膜狀等，并提出了可能的形成機理：晶體生長是一個自結(jié)晶過程，在產(chǎn)物形

5、態(tài)的形成過程中，不同合成方法的影響以及表面活性劑EG的濃度起到了關(guān)鍵的作用。 5．在70 vol％EG/H2O體系中利用超聲法合成了FeWO4、MnWO4、ZnWO4晶體，均得到了膜狀結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，較高濃度的EG能抑制FeWO4、MnWO4、ZnWO4顆粒的團聚，誘導膜結(jié)構(gòu)的形成，膜的形態(tài)、厚度和結(jié)晶度可由反應(yīng)條件控制。 6．研究了FeWO4及MnWO4的UV—Vis光譜與FTIR光譜，顯示出表面活性劑EG是一個很

6、好的制備不同形貌的FeWO4及MnWO4的模板劑。這拓展了表面活性劑EG在合成其他無機材料上的潛在應(yīng)用。 總之，超聲化學法是控制粒子大小，尺寸分布，分散性和材料形貌的最有前途的方法之一，作為一種新型合成方法具有重要的應(yīng)用價值。超聲化學法制備的產(chǎn)物與水熱法相比，具有分散性好，粒度均勻，比表面積大，熱穩(wěn)定性及催化活性高等特點。目前用超聲化學法制備納米材料的種類仍然很少，但是由于超聲化學法制備納米材料所具有的優(yōu)點是非常誘人的，因此超聲