氧化鈰和磷酸鈰介孔材料的可控合成研究.pdf

1、稀土元素由于具有4f電子特性，使其元素及其化合物具有許多特殊的性能。稀土氧化鈰作為汽車尾氣催化劑、低溫液氣轉(zhuǎn)換器、高能量燃料電池和氧氣儲存氣等方面有著廣范的應(yīng)用。稀土磷酸鈰在離子交換、熒光材料、導(dǎo)體材料、催化劑材料等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文以鈰鹽為無機(jī)源、表面活性劑和有機(jī)小分子為模板劑，在水熱條件下通過改變模板劑類型，反應(yīng)pH值，反應(yīng)溫度、時間，反應(yīng)物配比等條件合成介孔氧化鈰和介孔磷酸鈰。采用小角XRD衍射、大角XR

2、D衍射、N2吸附-脫附等溫線、電鏡分析、FTIR、TG/DTA、XPS等手段對所得介孔材料的介觀結(jié)構(gòu)、晶相組成、表面織構(gòu)特征、微觀形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)狀態(tài)等特征進(jìn)行了表征。
　　 結(jié)果表明，采用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)為模板劑，均勻沉淀法合成了層狀介孔CeO2結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是由孔徑在6～7nm左右的介孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且產(chǎn)物具有結(jié)晶性良好的立方螢石型CeO2晶體結(jié)構(gòu)。控制尿素的水解，獲得了不同pH值下的反應(yīng)產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)

3、反應(yīng)體系pH值在5～6之間時產(chǎn)物為立方螢石型CeO2、6～8時為立方螢石型CeO2與六方型Ce(OH)CO3的混合物、大于8則為六方型CeCO3OH。
　　 以硝酸鈰銨為鈰源、非表面活性劑β-環(huán)糊精與三乙胺為混合模板劑、NH3·H2O為沉淀劑合成出了具有規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)的介孔材料。產(chǎn)物的介孔結(jié)構(gòu)有序性，隨著不同的反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度發(fā)生變化。反應(yīng)物在80℃下反應(yīng)48h所得到的樣品的孔道結(jié)構(gòu)最規(guī)整。只采用三乙胺作模板劑合成的樣品中經(jīng)表征

4、未出現(xiàn)明顯介孔特征，而只采用β-環(huán)糊精作模板劑合成的樣品中雖出現(xiàn)介孔特征但孔道有序度較差，由兩種物質(zhì)共同作用所形成的混合模板劑與無機(jī)鈰源作用生成的樣品孔道結(jié)構(gòu)最規(guī)整，孔徑分布較好。
　　 采用中性表面活性劑十八胺為模板劑、硫酸鈰為鈰源，在水熱條件下合成具有介孔結(jié)構(gòu)的CePO4。該CePO4為層狀介孔結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)物具有結(jié)晶性良好的單斜晶系的獨(dú)居石CePO4晶體結(jié)構(gòu)。調(diào)整無機(jī)鈰源與表面活性劑含量，實(shí)現(xiàn)磷酸鈰介孔孔徑在5.46nm～9.