超临界水氧化法制备不同形貌的纳米CeO 2 及其表征
发布时间：2021-12-17 01:41
以硝酸铈为原料,采用超临界水氧化法,在不同的硝酸铈浓度、pH、填装度和反应时间条件下制备纳米CeO2粉末,应用XRD、FE-SEM对所制备样品的晶体结构和形貌进行表征,并分析了样品的粒度、比表面积及其溶胶的Zeta电位。结果表明,随着Ce（NO3）3·6H2O水溶液浓度降低,所制备纳米CeO2粉末粒径减小,形貌近似于球形,但粒子间有团聚现象;随着溶液pH降低,颗粒形貌从近球形变为纤维棒状后又变为立方结构;纤维棒状纳米CeO2颗粒有较大的比表面积83.4 m2/g。当浓度为0.1 mol/L、溶液pH为2时,CeO2溶胶的Zeta电位最高,稳定性良好,不易团聚。
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同条件下制备CeO2样品的XRD图谱
粒径和比表面积是纳米CeO2颗粒非常重要的的性能参数。随着实验条件的改变,所制备CeO2的粒径和比表面积发生改变,实验测定结果如表2所示。结合图2和表2可知,1#样品粒径最小,形貌接近于球形,属于非孔性颗粒,比表面积较大,且团聚现象较严重;2#样品粒径较小,形貌为纤维棒状,属于孔性物料,具有最大的比表面积;3#样品粒径较大,且不均匀,在大颗粒表面粘附着小颗粒,结构堆积较紧密,比表面积较小;4#样品粒径最大,但较均匀,形貌呈棱角分明的立方结构,堆积紧密,比表面积最小。值得一提的是,理论上为获得粒度分布均匀且平均粒径小的颗粒产品,应尽可能保证溶液有足够高的物料浓度且浓度分布均匀以及所有颗粒有同样的晶体生长时间;但本实验采用的设备是封闭体系,随炉加热导致物料的反应时间不易控制,且高浓度也会增加产物团聚现象,因此在低硝酸铈浓度下更有利于制备纳米CeO2颗粒。表2 纳米CeO2颗粒样品的粒径及比表面积Table 2 The particle size and specific surface area of nano-CeO2 particle samples 样品 平均粒径nm 粒径/nm 比表面积m2·g-1 D10 D50 D90 1# 40 27 39 52 70.6 2# 60 45 62 69 83.4 3# 269 100 251 320 56.7 4# 312 260 300 340 47.6
Zeta电位的重要意义在于其与胶体分散的稳定性相关。当反应结束时,生成的CeO2在溶液内以胶体的形式存在,因此,对浓度分别为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol/L、pH值不同的CeO2溶胶进行Zeta电位测量,以得到CeO2胶体的分散状态,结果如图3所示。由图3可以看出,在pH=2时,不同浓度的CeO2溶胶的Zeta电位均处于峰值,溶液稳定性最强;随着CeO2浓度的增加,Zeta电位峰值呈先增大后减小的变化趋势,当CeO2浓度为0.10 mol/L时,Zeta电位峰值最大。由此得出,制备稳定的CeO2胶体的最佳实验条件为硝酸铈浓度0.1 mol/L、pH=2。3 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米CeO2粉体制备方法的研究进展[J]. 王瑞芬,张胤. 稀土. 2011(02)
博士论文
[1]光功能稀土纳米结构材料的构筑与表征[D]. 于文生.长春理工大学 2015
[2]超细含能材料结晶品质的超临界控制技术研究[D]. 尚菲菲.中北大学 2014
[3]二氧化锆纳米材料的水热/溶剂热法控制合成及性质表征[D]. 舒展霞.山东大学 2012
[4]纳米CeO2制备及其对聚合物改性研究[D]. 刘康强.浙江工业大学 2011
[5]氧化物纳米材料的合成、结构与气敏特性研究[D]. 徐甲强.上海大学 2005
硕士论文
[1]不同形貌纳米二氧化铈负载Au25（MPA）18纳米团簇及其催化性能研究[D]. 窦正杰.广东工业大学 2017
[2]超临界水（芬顿）氧化法测定废水中总有机碳的研究[D]. 胡欢杰.浙江工业大学 2015
[3]不同形貌纳米氧化铈的制备及其性能研究[D]. 郭伊丽.浙江理工大学 2014
[4]纳米二氧化铈的制备及形成机理[D]. 郑学双.东华大学 2014
[5]流变相法制备包裹型纳米零价铁及处理重金属废水的研究[D]. 焦创.景德镇陶瓷学院 2013
[6]多种形貌CdS纳米晶的水热/溶剂热法制备与表征[D]. 张会.青岛大学 2012
[7]溶胶—凝胶法制纳米ZnO粒子形貌的研究[D]. 姜秀平.中北大学 2007
本文编号：3539178
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同条件下制备CeO2样品的XRD图谱
粒径和比表面积是纳米CeO2颗粒非常重要的的性能参数。随着实验条件的改变,所制备CeO2的粒径和比表面积发生改变,实验测定结果如表2所示。结合图2和表2可知,1#样品粒径最小,形貌接近于球形,属于非孔性颗粒,比表面积较大,且团聚现象较严重;2#样品粒径较小,形貌为纤维棒状,属于孔性物料,具有最大的比表面积;3#样品粒径较大,且不均匀,在大颗粒表面粘附着小颗粒,结构堆积较紧密,比表面积较小;4#样品粒径最大,但较均匀,形貌呈棱角分明的立方结构,堆积紧密,比表面积最小。值得一提的是,理论上为获得粒度分布均匀且平均粒径小的颗粒产品,应尽可能保证溶液有足够高的物料浓度且浓度分布均匀以及所有颗粒有同样的晶体生长时间;但本实验采用的设备是封闭体系,随炉加热导致物料的反应时间不易控制,且高浓度也会增加产物团聚现象,因此在低硝酸铈浓度下更有利于制备纳米CeO2颗粒。表2 纳米CeO2颗粒样品的粒径及比表面积Table 2 The particle size and specific surface area of nano-CeO2 particle samples 样品 平均粒径nm 粒径/nm 比表面积m2·g-1 D10 D50 D90 1# 40 27 39 52 70.6 2# 60 45 62 69 83.4 3# 269 100 251 320 56.7 4# 312 260 300 340 47.6
Zeta电位的重要意义在于其与胶体分散的稳定性相关。当反应结束时,生成的CeO2在溶液内以胶体的形式存在,因此,对浓度分别为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol/L、pH值不同的CeO2溶胶进行Zeta电位测量,以得到CeO2胶体的分散状态,结果如图3所示。由图3可以看出,在pH=2时,不同浓度的CeO2溶胶的Zeta电位均处于峰值,溶液稳定性最强;随着CeO2浓度的增加,Zeta电位峰值呈先增大后减小的变化趋势,当CeO2浓度为0.10 mol/L时,Zeta电位峰值最大。由此得出,制备稳定的CeO2胶体的最佳实验条件为硝酸铈浓度0.1 mol/L、pH=2。3 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米CeO2粉体制备方法的研究进展[J]. 王瑞芬,张胤. 稀土. 2011(02)
博士论文
[1]光功能稀土纳米结构材料的构筑与表征[D]. 于文生.长春理工大学 2015
[2]超细含能材料结晶品质的超临界控制技术研究[D]. 尚菲菲.中北大学 2014
[3]二氧化锆纳米材料的水热/溶剂热法控制合成及性质表征[D]. 舒展霞.山东大学 2012
[4]纳米CeO2制备及其对聚合物改性研究[D]. 刘康强.浙江工业大学 2011
[5]氧化物纳米材料的合成、结构与气敏特性研究[D]. 徐甲强.上海大学 2005
硕士论文
[1]不同形貌纳米二氧化铈负载Au25（MPA）18纳米团簇及其催化性能研究[D]. 窦正杰.广东工业大学 2017
[2]超临界水（芬顿）氧化法测定废水中总有机碳的研究[D]. 胡欢杰.浙江工业大学 2015
[3]不同形貌纳米氧化铈的制备及其性能研究[D]. 郭伊丽.浙江理工大学 2014
[4]纳米二氧化铈的制备及形成机理[D]. 郑学双.东华大学 2014
[5]流变相法制备包裹型纳米零价铁及处理重金属废水的研究[D]. 焦创.景德镇陶瓷学院 2013
[6]多种形貌CdS纳米晶的水热/溶剂热法制备与表征[D]. 张会.青岛大学 2012
[7]溶胶—凝胶法制纳米ZnO粒子形貌的研究[D]. 姜秀平.中北大学 2007
本文编号：3539178
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