PVP调控碳酸铈生长机理的MS模拟研究

发布时间：2023-03-19 00:12

　　模拟方法因其操作简便、结果直观和化微观为宏观的优势而被广泛应用于化工、医药、生物科技和材料科技等多个学科领域。本文采用模拟结合实验的方法对模板剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调控合成花状碳酸铈作用机理进行了探究,文中将调控过程分为诱导形核阶段、晶体生长阶段和陈化堆积阶段三个阶段来进行研究,研究结果如下:在诱导形核阶段,红外分析结果表明,PVP中的酮基与Ce³⁺结合,从而引导碳酸铈在结合位点形核。通过对PVP分子结构的模拟计算,找出了分子最优空间构象,为同规夹角-60°。Ce³⁺加入后,PVP中的酮基氧与Ce³⁺结合,为碳酸铈提供了诱导形核位点。随着碳酸根的加入,碳酸根结合Ce³⁺的能力逐渐增强,当结合力大于PVP与Ce³⁺的结合能力时,碳酸铈开始在PVP与Ce³⁺结合位置形核生长。在晶体生长阶段通过对碳酸铈不同生长阶段的样品进行表征,结果表明:反应初期,碳酸铈受PVP影响较小,PVP尚未起到调控作用,碳酸铈沿(040)晶面法向快速生长,(240)晶面生长速度缓慢...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 文献综述
    1.1 稀土资源现状
    1.2 生长机理研究现状
        1.2.1 Ce基化合物生长机理研究现状
        1.2.2 其他无机晶体材料生长机理研究现状
    1.3 MS模拟
        1.3.1 常用模拟方法
        1.3.2 双层结构模型
        1.3.3 吸附能的计算
        1.3.4 形变能的计算
        1.3.5 模拟研究现状
    1.4 PVP在调控晶体生长中的应用
    1.5 选题目的及意义
    1.6 研究方案
    1.7 研究的创新点
2 PVP诱导碳酸铈形核阶段的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验设备与仪器
        2.2.3 Ce(NO₃)₃ 溶液的制备
        2.2.4 碳酸铈样品的制备
        2.2.5 测试表征
    2.3 形核过程分析
        2.3.1 PVP最优结构
        2.3.2 实验结果分析
    2.4 本章小结
3 碳酸铈生长阶段的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 样品的制备
        3.2.2 样品表征
    3.3 实验结果分析
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 碳酸铈不同生长阶段产物的XRD分析
        3.3.3 碳酸铈晶面标定
        3.3.4 碳酸铈不同生长阶段产物的SEM分析
    3.4 机理分析
    3.5 本章小结
4 碳酸铈陈化堆积阶段研究
    4.1 引言
    4.2 模拟部分
        4.2.1 模拟力场的选择
        4.2.2 模型的建立
    4.3 结果讨论
        4.3.1 PVP最优空间构型
        4.3.2 模拟过程中温度变化
        4.3.3 模拟过程中势能变化
        4.3.4 PVP与碳酸铈晶面的结合能
        4.3.5 PVP在碳酸铈晶面的形变能
        4.3.6 碳酸铈团聚过程分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3764146