【摘要】：二氧化鈰(CeO_2)作為催化劑和催化劑載體的重要組成部分,由于其優(yōu)異的氧化還原性和高儲氧能力在各類催化反應(yīng)中受到廣泛研究。為了提高其催化活性,通常,選擇優(yōu)化其形貌/結(jié)構(gòu)或者與第二組分結(jié)合,例如貴金屬納米顆粒(NPs)或者其他金屬氧化物,形成復(fù)合材料。到目前為止,已經(jīng)設(shè)計合成了各種形貌/結(jié)構(gòu)的CeO_2,并且對其結(jié)構(gòu)相關(guān)性能進(jìn)行了很好的研究。特別是具有高比表面積的結(jié)構(gòu),例如介孔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)不僅有利于第二組分的分散,而且可以使反應(yīng)物分子更有效地輸送到活性位點(diǎn),因此具有很高的期望。各種含鈰前驅(qū)體被用來制備CeO_2或CeO_2基復(fù)合材料。然而,很少有用Ce2(SO4)3作為前驅(qū)體的,可能是因?yàn)槠浞纸鉁囟群芨?在850℃下轉(zhuǎn)變成CeO_2),以及溶于水的特性。考慮到Ce2(SO4)3不溶于乙醇且形貌易控,在本論文中,我們選擇Ce2(SO4)3作為前驅(qū)體來合成介孔CeO_2或CeO_2基復(fù)合材料。室溫下,水溶性硫酸鈰和NaOH在乙醇中發(fā)生界面反應(yīng)后,在不需要煅燒或酸/堿刻蝕處理條件下,Ce2(SO4)3成功轉(zhuǎn)變成CeO_2。得到的CeO_2不僅繼承了Ce2(SO4)3前驅(qū)體最初的中空多層形貌,而且生成了介孔結(jié)構(gòu),使它在CO氧化過程中成為Au納米顆粒的理想載體。與此相反,直接煅燒Ce2(SO4)3前驅(qū)體得到的CeO_2嚴(yán)重?zé)Y(jié),并且對CO氧化具有非常差的催化活性。用類似的方法,通過簡單溫和的方法成功制備了具有介孔結(jié)構(gòu)的CeO_2-CuO納米棒。其中涉及到:室溫下,Ce2(SO4)3前驅(qū)體和NaOH在乙醇溶液中發(fā)生界面反應(yīng);隨后,制備的CeO_2與Cu(CH3COO)2發(fā)生溶劑熱反應(yīng)。通過溶劑熱反應(yīng),CuO高度分散到CeO_2納米棒表面形成CeO_2-CuO復(fù)合材料,并且維持原有的介孔特征。拉曼光譜,X-射線光電子能譜(XPS)以及H2-程序升溫還原(H2-TPR)測試分析顯示,在CeO_2和CuO之間具有非常強(qiáng)的相互作用,為介孔CeO_2-CuO納米棒對CO氧化具有高催化活性提供了合理的解釋。此項工作為利用水溶性前驅(qū)體通過發(fā)生界面反應(yīng)可以制備空心納米結(jié)構(gòu)提供了良好的示范。當(dāng)選擇其他合適的水溶性前驅(qū)體時,有望通過該方法制備其他空心金屬氧化物材料。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ133.3;TB33
【圖文】：

圖 1.1 不同形貌空心結(jié)構(gòu)示意圖 年以前文獻(xiàn)中所報道的空心粒子的形貌大多為球形，而且尺寸相對微孔級。而在 1998 年，Caruso 使用粒徑很小的膠體粒子作為硬模板心納米結(jié)構(gòu)[9]，由此開創(chuàng)了一種新的合成納米空心結(jié)構(gòu)的思路。此后

圖 1.2 CeO2晶體結(jié)構(gòu)很容易地在 Ce（III）和 Ce（IV）之間可逆轉(zhuǎn)力，因此可以在固體燃料電池、氣體傳感器材化劑材料等方面[18-23]得到廣泛應(yīng)用。此外，CeO

前驅(qū)體的整個過程中要嚴(yán)格限制溶液中水的含量，同時避免水洗也是非常重要的。圖2.1 （a）XRD衍射圖譜；（b）XPS能譜圖（圖中1代表I-CeO2，2代表Ce2(SO4)3前驅(qū)體）樣品的物相、純度和結(jié)晶度用XRD進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2.1-a所示。從XRD射線衍射圖譜中我們可以發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體Ce2(SO4)3·nH2O（JCPDS 38-0572）主要以斜方晶系的形式存在。由于Ce2(SO4)3具有不同的水合形式，因此，不能完全排除含有不同結(jié)晶水形式的Ce2(SO4)3物相的存在[78]。發(fā)生界面反應(yīng)后，將樣品的衍射圖譜與標(biāo)準(zhǔn)卡片對比發(fā)現(xiàn)，樣

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 魯飛;形貌可控CeO_2納米結(jié)構(gòu)的水熱法合成和光學(xué)性能[D];安徽大學(xué);2012年

本文編號：2784053