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稀土化合物纳米材料的制备及表征

2020-11-23阅读(314)

稀土化合物纳米材料的制备及表征

论文摘要

本论文研究稀土化合物纳米材料,主要工作包括:研究纳米CeO2的制备和表征,应用模板法和微乳-水热法,通过调节反应条件如温度、表面活性剂种类、溶剂种类、烧结方式等成功地实现了对纳米CeO2尺寸和维度的调控;使用微波法成功地将CeO2、SnO2负载在纳米碳管上,形成纳米微粒和碳纳米管的复合纳米材料;应用微波-水热法和溶剂热法还成功地实现了小尺寸的稀土磷酸盐纳米颗粒和胡桃状LaPO4颗粒的制备。同时,基于对反应热力学和动力学过程的分析和认识,结合电镜观查和对产物的结构表征,对CeO2及其反应前驱物的生长过程和机理进行初步探讨;此外还对CeO2、SnO2负载纳米碳管及磷酸盐的发光性能进行了研究。 论文首先研究了模板法制备CeO2纳米颗粒的反应条件如:温度、表面活性剂、前驱物、溶剂、烧结方式与CeO2纳米颗粒形貌发展的关系。在不同反应条件下,分别得到了纳米线、纳米棒、棱柱状、彗星状的CeO2纳米颗粒,成功地实现了对CeO2纳米颗粒的形貌控制。在上述过程中根据对前驱物的分析,结合透射电镜和扫描电镜对不同产物结构的表征,认为当反应体系偏碱性时,生成前驱物的组分主要是CeOHCO3,并且随着所加表面活性剂的不同,能得到不同形貌的CeOHCO3。当反应体系接近中性或偏小时,生成的前驱物主要是CeO2的水合物,并没有碱式碳酸盐的产生。同时,在烧结过程中气氛的流速和种类对烧结后的CeO2形貌有影响。在乙醇/水混合溶剂中,乙醇/水的比值也决定了生成前驱物CeOHCO3的物相和形貌。在物相不改变的情况下,加入不同的表面活性剂同样能改变前驱物CeOHCO3的形貌,从而达到调控CeO2纳米颗粒形貌的目的。 论文另一部分的工作是以CeO2、SnO2为研究对象,将这两种半导体纳米氧化物及其混合物成功地使用微波法将其均匀的负载在纳米碳管上。经过短时间的微波加热,生成的氧化物无需进行烧结,在纳米碳管上形成由小颗粒（直径在3-4nm）组成的包覆层,形成纳米微粒和碳纳米管的复合纳米材料,并对其光学性质进行了测试。 论文还用微波-水热法和溶剂热法制备了不同形貌和尺寸的LaPO4和掺杂其他稀土粒子的LaPO4,分别得到了小尺寸和胡桃状规则形貌的LaPO4,同样达到了对稀土磷酸盐形貌和尺寸在一定程度上的调控。

论文目录

  • 第一章 稀土纳米材料的研究进展
  • 1.1 引言
  • 1.2 纳米材料的特性及应用
  • 1.3 纳米材料的液相合成方法
  • 1.3.1 传统的几种液相合成方法
  • 1.3.2 由传统液相合成法演变而来的新方法
  • 1.4 稀土纳米材料的特性
  • 1.4.1 稀土纳米材料的重要地位
  • 1.4.2 稀土纳米发光材料
  • 1.4.3 稀土纳米催化剂
  • 1.4.4 稀土纳米磁性材料
  • 1.4.5 稀土纳米材料的超导特性
  • 1.4.6 贮氢性质
  • 1.5 稀土纳米材料的最新研究进展
  • 1.5.1 稀土纳米荧光生物标记材料
  • 1.5.2 稀土纳米复合功能材料
  • 1.6 稀土纳米材料的控制生长
  • 1.6.1 零维稀土纳米颗粒的控制生长
  • 1.6.2 一维稀土纳米材料的控制生长
  • 1.6.3 管状稀土纳米材料的控制生长
  • 1.6.4 其他形状纳米材料的控制生长
  • 1.7 课题选择意义及本论文的工作
  • 2纳米材料的模板法控制合成'>第二章 CeO2纳米材料的模板法控制合成
  • 2纳米材料的研究概况'>2.1 CeO2纳米材料的研究概况
  • 2的主要应用'>2.1.1 CeO2的主要应用
  • 2合成'>2.2 无模板剂的CeO2合成
  • 2.2.1 实验部分
  • 2.2.2 表征
  • 2.2.3 结果与讨论
  • 2合成'>2.3 使用不同模板剂的CeO2合成
  • 2.3.1 十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为模板剂
  • 2.2.2 十八胺作为模板剂
  • 2合成'>2.4 在不同反应介质中的CeO2合成
  • 2合成'>2.4.1 在乙醇/水混合溶剂中的CeO2合成
  • 2的合成'>2.4.2 醇/水混合溶剂中不同模板剂的CeO2的合成
  • 2.5 本章小结
  • 2纳米材料'>第三章 微乳-水热法制备CeO2纳米材料
  • 3.1 微乳-水热法用于制备纳米氧化物的研究概况
  • 3.2 实验部分
  • 3.3 表征
  • 3.4 结果与讨论
  • 3.4.1. XRD表征（80℃）
  • 3.4.2. TEM和SEM表征（80℃）
  • 3.4.3. XRD表征（150℃）
  • 3.4.4. TEM和SEM表征（180℃）
  • 3.5 本章小结
  • 2及SnO2纳米颗粒复合材料的制备'>第四章 碳纳米管负载CeO2及SnO2纳米颗粒复合材料的制备
  • 2、SnO2及纳米碳管研究概况'>4.1 CeO2、SnO2及纳米碳管研究概况
  • 4.2 碳纳米管的纯化和表征
  • 4.2.1 纳米碳管的纯化
  • 4.2.2 表征
  • 2复合材料的制备'>4.3 纳米碳管负载CeO2复合材料的制备
  • 4.3.1 实验部分
  • 4.3.2 表征
  • 4.3.3 结果与讨论
  • 2复合材料的制备'>4.4 纳米碳管负载SnO2复合材料的制备
  • 4.4.1 实验部分
  • 4.4.2 表征
  • 4.4.3 结果与讨论
  • 4.5 纳米碳管负载Sn/Ce二元混合氧化物复合材料的制备
  • 4.5.1 实验部分
  • 4.5.2 表征
  • 4.5.3 结果与讨论
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 稀土磷酸盐的制备及表征
  • 5.1 稀土磷酸盐的研究概况
  • 4纳米材料的制备'>5.2 LaPO4纳米材料的制备
  • 5.2.1 实验部分
  • 5.2.2 表征
  • 5.2.3 结果与讨论
  • 3+的LaPO4纳米材料的制备'>5.3 掺杂有Ce3+的LaPO4纳米材料的制备
  • 5.3.1 实验部分
  • 5.3.2 表征
  • 5.3.3 结果与讨论
  • 总结与展望
  • 攻读博士学位期间论文发表情况
  • 致谢

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