不同形貌纳米氧化铈的制备及其性能研究

【摘要】氧化铈(CeO2)作为一种重要的镧系稀土氧化物，具有广阔的应用前景。近年来，纳米级氧化铈材料的形貌、尺寸控制及其性能应用成为研究的热点之一。本论文采用水热法制备了形貌规整、分散性良好的CeO2纳米粒子、纳米棒和纳米厚度薄膜，较全面地研究了各因素对形貌生长的影响，并讨论了其生长机理。同时，以制备的纳米CeO2为催化剂，对甲基橙溶液进行光催化降解研究，评估了不同形貌氧化铈的催化性能。另外，以氧化铈为抗紫外剂，采用氨气相沉积法制备了抗紫外织物。具体内容如下：1.不使用任何表面活性剂或添加剂，在常温常压下，以Ce(NO3)·6H2O为铈源，氨水为沉淀剂，制备出CeO2纳米粒子和纳米棒。研究表明，氨水的pH值对样品形貌有很大影响。所得CeO2纳米粒子的直径为10~30nm；CeO2纳米棒的长度为100~200nm，直径为5~10nm。2.不使用任何表面活性剂和基底，在常温常压下，以Ce(NO3)·6H2O为铈源，氨水为沉淀剂，制备出CeO2纳米薄膜。研究表明，样品的形貌受氨水pH值的影响。所制得的CeO2薄膜的面积为几个平方微米大小，厚度约15nm。且薄膜表面有阶梯状位错效应，台阶高约3nm。3.三种形貌纳米氧化铈都有较高的比表面积，均在150m2/g以上。对甲基橙的光催化结果表明，三种形貌氧化铈均能在紫外光照射下催化降解甲基橙。三者催化活性比较发现，在同样催化条件下，CeO2纳米薄膜表现出较好的催化活性，这主要是由于其特殊的晶体微结构和表面结构引起的。以CeO2纳米薄膜为例，当用2g/L的CeO2降解浓度为10mg/L的甲基橙时，降解率可达98%。催化降解过程中成功捕获到羟基自由基，证明降解过程是氧化铈在紫外光作用下跟水产生羟基自由基，具有强氧化性的羟基自由基随后氧化降解甲基橙。4.采用氨气相沉积法在织物表面原位生成CeO2颗粒制备了抗紫外织物。结果表明：CeO2颗粒能与织物紧密结合，并有效屏蔽紫外光，经整理后的织物具有非常好的抗紫外性能。其中，经整理后的棉织物的UPF值从8.71提高到298.26，UVA透过率从17.95%降低到2.11%；经整理后的涤纶织物的抗紫外性能也有很大提高。在经过30次洗涤后，所得织物仍保持较好的抗紫外性能。
【作者】郭伊丽；
【导师】张国庆；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料物理与化学，2014，硕士
【关键词】CeO2；水热法；光催化；氨气相沉积法；抗紫外织物；

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