不同形貌纳米CeO2的制备最新研究进展

CeO2是一种用途极广的稀土材料,可广泛应用于多种研究领域。纳米CeO2具有特殊的性质及应用。因此,纳米CeO2的制备、功能特性和应用研究成为研究的热点之一。综述了不同形貌纳米CeO2制备方法的最新研究进展,着重介绍了CeO2纳米颗粒、纳米棒、纳米管、纳米纤维以及一些特殊形貌纳米CeO2的制备方法和应用前景,并对今后纳米CeO2的研究方向进行了展望。     

影响纳米CeO2沉淀法合成的工艺因素研究

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源, (NH4)2CO3·H2O为沉淀剂, 加入少量表面活性剂作分散剂, 采用液相沉淀法成功合成了纳米CeO2. 研究了反应温度、反应时间、搅拌速率、表面活性剂种类及用量、焙烧温度和焙烧时间等因素对纳米CeO2晶粒尺寸和相对密度的影响, 得出优化工艺条件, 通过XRD, DTA/TG, TEM, BET比表面积、 N2等温吸附与脱附、 BJH脱附孔径分布及杂质含量分析等方法对合成产品性能进行了表征. 结果表明 采用浓度为0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3·H2O溶液快速倒入浓度为0.1 mol·L-1 的Ce(NO3)3·6H2O溶液中以化学计量比进行反应, 同时加入0.4% (质量分数) PEG4000, 反应时间为10 min, 反应温度为40 ℃, 搅拌速率为800 r·min-1, 经水洗、醇洗、脱水和真空干燥后所得的前驱体于300 ℃的空气中焙烧1 h, 该条件下合成的CeO2属于立方晶系, 空间群为Fm3m, 原生晶粒粒径为5 nm左右, 颗粒粒径为20 nm以下, 比表面积达140.61 m2·g-1, 孔径分布为5～15 nm, 孔径峰值为9.3 nm, 纯度≥99.97%.     

纳米CeO2的制备及其在PMMA中的分散

制备得到一Ce-三乙醇胺(TEA)配合物,以该配合物作为制备纳米CeO2的前驱体.将甲基丙烯酸甲酯(MMA)分散于配合物水溶液中,然后在同一反应器中依次进行水解、乳液聚合反应,得到纳米CeO2分散于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基质中的复合物粉末.分别运用XRD,TEM,TGA和DSC对复合物进行了表征.结果表明,纳米CeO2粒径为3～5nm,其均匀分散于聚合物基质中且单分散性良好.聚合物的热稳定性和玻璃化温度得到提高.     

阳离子聚氨酯/CeO2纳米复合材料的制备

二氧化铈;阳离子聚氨酯/CeO2纳米复合材料的制备     

超声雾化反应法制备CeO2纳米粉体

以硝酸铈和碳酸氢铵为原料,采用超声雾化反应法制备了纳米CeO2粉. 用红外光谱(IR)、 X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜(TEM)技术,对制得的纳米CeO2纳米粒子的物相结构、形貌特征、成分等进行了表征. 结果表明,双液超声雾化法能制备出颗粒分散性好,粒度分布均匀的纳米CeO2粒子,所得CeO2粒子为萤石型结构,粒径约为3～5 nm左右. 初步探讨了用超声雾化反应法制备纳米粉的机制,认为CeO2纳米粒子的成核和长大受到液滴大小的限制,是一个液相的微区反应过程,正是液滴的微小体积保证了更小纳米粒子的形成.     

均匀沉淀和碳吸附耦合法制备CeO2纳米粒子及表征

均匀沉淀和碳吸附耦合法制备CeO2纳米粒子及表征;均匀沉淀;碳吸附;纳米;CeO2     

表面包覆改性对纳米CeO2分散性的影响

了改善纳米CeO2在Zn-Al类共晶合金中的分散性,采用超声液相包覆法对纳米CeO2进行表面活性剂表面包覆改性,并用AES测定了包覆层的厚度,用TEM研究了CeO2的团聚状况,用TGA分析了有机物包覆层的炭化温度范围,最后用FE-SEM观察了CeO2在复合材料中的分散情况。结果表明,包覆在纳米CeO2表面的厚度约为20 nm的表面活性剂层提高了微粒的分散性,而且该包覆层在495℃时已经炭化。热力学计算的结果也表明,炭化层能与氧化膜反应,该反应提高了CeO2与基体间的润湿性,并使其均匀分布在基体合金中。     

纳米CeO_2的生物模板法制备

选择孔道丰富的锯末、竹炭、滤纸等廉价可再生的原料为模板,结合溶胶-凝胶法成功地制备了纳米CeO2颗粒.借助X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）对所制备的纳米材料的晶型和形貌进行了表征.测试结果表明产物均为结晶性良好的球形立方晶系CeO2,样品的粒径分布范围较窄,其平均直径依次为17,15,10 nm左右.     

纳米CeO2对Ni基合金激光熔覆层的组织与耐蚀性的影响

利用5 kWCO2激光器,在Q235低碳钢表面熔覆微米或纳米CeO2/Ni基合金复合材料,制备了涂层。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了熔覆层的组织和相结构,利用CHI604b型电化学分析仪测定了熔覆层的阳极极化曲线。结果表明：加入微米CeO2的熔覆层组织明显细化,并出现大量的等轴晶,加入纳米CeO2的熔覆层等轴晶更加细小,并且组织致密;加入微米CeO2后Ni基合金熔覆层主要相结构的为γ-Ni,Cr23C6,CeNi3,γ-CeO2,Ni3Si和Ni3B等相,加入纳米CeO2的熔覆层中出现γ-Ni,Cr23C6,CeNi3,CeNi5,Ni3Si和Ni3B等相;当纳米CeO2的添加量为1.5%时,熔覆层的耐蚀性能大幅度提高,并且形成相对稳定的钝化膜。     

Y2O3和CeO2复合掺杂ZrO2纳米晶的制备与表征

以ZrOCl2.8H2O,Y2O3,Ce（NO3）3.5.5H2O为原料,NH3.H2O作沉淀剂,少量表面活性剂PE作分散剂,采用反向共沉淀-喷雾干燥法,结合物理、化学分散技术,成功地制备了Y2O3,CeO2复合掺杂ZrO2纳米粉末。通过DSC-TG,XRD,XPS,BET和SEM等方法对所制得粉末进行了表征。结果表明：以Ce0.1Y0.1Zr0.8O1.95化学计量比制备的多元氢氧化物胶体经过喷雾干燥处理后,在500℃基本完成水合氧化物的分解,577℃附近完成由非晶相向立方相的转变;经过580-1000℃煅烧后,CeO2和Y2O3已经完全固溶到ZrO2中,形成类质同相体,该粉末系列均属于立方相萤石结构;掺杂进入ZrO2晶格中的Ce呈＋4价形式存在;比表面积由22.0 m^2.g^-1（580℃煅烧）减至4.97 m^2.g^-1（1000℃煅烧）;SEM结果显示800℃煅烧的该粉末颗粒尺寸分布均匀,多呈类球状,且粒径在50-80 nm。     

微波液相沉淀法制备CeO2纳米晶

以硝酸铈为原料,碳酸氢铵为沉淀剂,用微波加热的方法制备了纳米CeO2超细粉体,用X射线衍射法和透射电子显微镜等检测手段进行表征,结果表明,微波法制备样品的平均晶粒度为8nm,而传统加热法则为16nm,反应时间由60分钟缩短为5分钟,并提高了颗粒的分散性.     

CeO2/ZnO复合纳米管的制备及其光催化性能的研究

用纳米CeO2掺入ZnO纳米管制备了CeO2/ZnO复合纳米管,考察了复合纳米管的光学及其光催化性能,并运用X射线衍射、透射电镜、比表面积测定和紫外-可见漫反射光谱等技术对样品进行了表征.结果表明,与ZnO纳米管相比,CeO2/ZnO复合纳米管的比表面积虽有所降低,但光催化活性有所提高,随着复合纳米CeO2量的增加,催化剂的光催化活性相应降低,太阳光下CeO2/ZnO复合纳米管对甲基橙溶液也有较高的催化活性.     

纳米铬粉的制备研

以ＣrＣ１３为原料,三乙基硼氢化钠为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,ＰdＣ１２为成核剂,于甲苯溶剂中制备出平均粒径约５０ｎｍ的铬粉,反应温度、反应物浓度、分散剂与成核剂的添加是影响粒径的主要因素。同时探讨了反应的机理与铬粉的热稳定性。     

固相反应两步法制备纳米CeO2及其机制研究

采用H2C2O4·2H2O和Ce(NO3)3·6H2O进行了低热固相反应. 第一步合成前驱物Ce2(C2O4)3·10H2O, 第二步加入模板剂NaCl, 于800 ℃进行热分解反应. 对分解产物进行了XRD测定和SEM, TEM分析. 结果表明, 得到了表面形貌为短节状、粒度分布均匀、无明显团聚现象、平均粒径在90 nm左右的纳米粉体, 同时对制备反应进行了热力学和动力学的初步研究.     

机械力固相化学反应合成纳米氧化铈

采用氯化铈和草酸在低热条件下进行机械力固相化学反应, 制备出前驱体草酸铈Ce2(C2O4)3*10H2O, 通过热重和差热分析后, 在400 ℃下分解该前驱体2 h; 分解产物经XRD, SEM和TEM分析测试, 确认获得了粒度在80 nm以下、表面形貌为球形、结构为立方晶系的黄色CeO2.研究结果表明, 用该法制备的CeO2纳米粉体, 具有简单、易行、效果好的特点.     

NOx在担载CeO2的纳米ZrO2上的吸附研究

通过反相微乳液法制备了纳米级高比表面积ZrO₂粉体材料,用TEM,XRD和氮气吸附BET比表面积等手段对其进行了表征,研究了Ce(NO₃)₃溶液浸渍的ZrO₂粉体对氮氧化物的吸附活性.实验结果表明,5%Ce/ZrO₂样品室温时可吸附NO_x的最大值为34.5mg;100℃时为17.5mg;200℃时可达9.5mg.对比表明,同样条件下微乳液法制备的ZrO₂对NO_x的最大吸附量是一般沉淀法制备的ZrO₂样品的2.5倍.纳米级ZrO₂的特殊孔结构可能是导致微乳液法制备的ZrO₂样品吸附量较高的主要原因.     

CeO2微米管的制备研究

以棉花纤维为生物模板,通过直接沉淀法在纤维表面沉积Ce(OH)3薄层,继而于600℃烧失有机模板,得到微管形态的CeO2。用XRD、SEM及UV-Vis表征产物,确定所获微管状CeO2由多个微细方铈石纳米晶(D111=17 nm)聚集而成,煅烧后仍然保有生物模板的原始形状,管径约为10μm,管壁厚约为1～2μm,长/径比为6～8。     

微波辐射下纳米CeO2催化合成氯乙酸乙酯

微波辐射下,纳米CeO2催化氯乙酸和无水乙醇反应合成了氯乙酸乙酯.经正交试验优选出的最佳反应条件为:氯乙酸200 mmol,n(元水乙醇):n(氯乙酸)=2:1,w(CeO2)=1.0%,500 W微波辐射下反应8 min,酯化率98%.