聚合物调控非典型结晶制备碳酸铈及氧化铈粒子性能的研究

发布时间：2022-07-15 17:39

　　内蒙古包头的白云鄂博稀土矿资源世界第一,轻稀土占98%以上,而其中的50%为氧化铈。为将资源优势转变为经济优势,应大力开发新型轻稀土材料,拓展其应用面,但很多方面的应用都要求其粒子具有特殊的物性,如粒子的形貌、尺寸、结构、分散性、表面性能等,这些物化性能决定其应用领域。因此,探寻更加简易可控的制备方法就非常必要。在材料合成中将生物矿化的方法引入其中,利用添加的聚合物和无机物的相互作用来实现介观尺度上的自组装,从而制备具有独特性能和显微结构特点的材料。本文利用聚阴离子电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚阳离子电解质聚烯丙基氯化铵（PAH）、非离子王基酚聚氧乙烯醚（NPnEO）等长链聚合物作为纳米晶体自组装的调控剂,除研究聚合物对稀土氧化物粒子的前驱体碳酸盐晶体粒子成核和生长的影响之外,还研究了聚合物和晶化单元的相互作用,并深入研究聚合物对碳酸铈晶化单元自组装的影响,得出聚合物调控纳米粒子自组装的机理。同时对煅烧后得到形貌和性能可控的粒子的物理化学性能进行表征,研究其在储放氧能力,抛光,催化,玻璃助剂等方面的应用性能。在对应用性能表征的基础上,对制备方式进行调控改进,进而发现针对应用要求的可... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
引言
第一章 绪论
    1.1 稀土及稀土工业
        1.1.1 稀土元素及其电子层结构
        1.1.2 我国的稀土资源
        1.1.3 我国稀土产品的应用现状
        1.1.4 二氧化铈的应用
    1.2 CeO_2粉体的制备方法
        1.2.1 气相法
        1.2.2 固相法
        1.2.3 液相法
    1.3 生物矿化
        1.3.1 生物矿化过程
        1.3.2 生物矿化中有机物-无机界面的分子识别
        1.3.3 调控矿物的形成过程
    1.4 仿生合成过程中分子作用机理
        1.4.1 构建机理模型
        1.4.2 衬底对结构的影晌
        1.4.3 有机分子与无机离子间的作用
        1.4.4 稀土金属形成的π-烯丙基络合物的研究
    1.5 仿生合成制备
        1.5.1 微粒的制备
        1.5.2 薄膜和涂层的制备
        1.5.3 多孔材料的制备
        1.5.4 仿生合成CeO_2的研究进展
    1.6 研究计划
        1.6.1 论文选题目的与意义
        1.6.2 本课题研究的主要内容
        1.6.3 研究方案
第二章 气相法PSS模板调控合成碳酸铈及氧化铈粒子性能研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器设备
        2.1.3 碳酸铈的气相制备方法
        2.1.4 样品测试与表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 PSS对碳酸铈自组装过程中的作用
        2.2.2 料液浓度的影响
        2.2.3 PSS浓度的影响
        2.2.4 pH值的影响
        2.2.5 反应时间的影响
    2.3 性能测试
        2.3.1 球形碳酸铈的粒度分析
        2.3.2 氧化铈的表面特性
        2.3.3 储氧量特性
    2.4 本章结论
第三章 气相法PAH模板调控合成碳酸铈及氧化铈粒子性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验用料
        3.1.2 实验设备
        3.1.3 碳酸铈的制备方法
        3.1.4 样品测试与表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 PAH浓度对碳酸钟形貌的影响
        3.2.2 Ce(NO_3)_3浓度对碳酸铈形貌的影响
        3.2.3 pH值对碳酸铈形貌的影响
        3.2.4 反应时间对碳酸铈形貌的影响
    3.3 干燥方式对CeO_2粒度的影响
    3.4 性能表征
        3.4.1 碳酸铈的粒度测试
        3.4.2 球形氧化铈的比表面积测试
        3.4.3 松装密度、振实密度和抛光测定
    3.5 本章结论
第四章 液相法PAH模板合成碳酸铈及氧化铈粒子性能的研究
    4.1 实验
        4.1.1 实验原料及试剂
        4.1.2 碳酸钟的制备及表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 PAH对前驱体碳酸铈粒子的作用
        4.2.2 加料方式对碳酸铈粒子的影响
        4.2.3 PAH浓度对碳酸铈粒子的影响
        4.2.4 加料时间对碳酸铈粒子的影响
        4.2.5 R=(NH_4)_2CO_3/Ce(NO_3)_3对碳酸铈粒子的影响
        4.2.6 Ce(NO_3)_3浓度对碳酸铈粒子的影响
        4.2.7 陈化时间对碳酸铈粒子的影响
        4.2.8 pH值对碳酸铈粒子的影响
        4.2.9 搅拌速度对碳酸铈粒子的影响
    4.3 PAH对碳酸铈粒子形成过程中作用机理讨论
        4.3.1 红外光谱分析
        4.3.2 物相分析
        4.3.3 透射电镜分析
        4.3.4 PAH作用机理
    4.4 PAH模板调控合成花瓣状氧化铈的性能测试
        4.4.1 花瓣状氧化铈的紫外——吸收光谱
        4.4.2 花瓣状氧化铈的比表面积测试
    4.5 本章结论
第五章 壬基酚聚氧乙烯醚调控制备碳酸铈及在玻璃中的应用
    5.1 配置氯化铈料液
    5.2 试验
    5.3 试验结果与分析
        5.3.1 聚合物浓度对碳酸铈粒子的影响
        5.3.2 加料方式对碳酸铈粒子的影响
        5.3.3 CeCl_3浓度对碳酸铈粒子的影响
        5.3.4 pH值对碳酸铈粒子的影响
        5.3.5 碳酸铈的XRD表征
        5.3.6 碳酸铈的FT-IR表征
    5.4 在玻璃中的应用
        5.4.1 Ce_2(CO_3)_3对平板玻璃澄清效果的影响
        5.4.2 Ce_2(CO_3)_3对玻璃强度的影响
    5.5 本章结论
结论
本论文的创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3662532