纳米氧化铈

浙江大学理学院

硕士学位论文

纳米二氧化铈的制备与表征

姓名：吴红苗

申请学位级别：硕士

专业：化学

指导教师：莫流业

20080501

纳米氧化锆汇总

二氧化锆纳米材料 一．用途：纳米氧化锆本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,由于其卓越的耐热绝热性能，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。——利用其高硬度、抗磨损、耐刮擦、不燃的特性,极大的提高涂料的耐磨性和耐火效果。由于其导热系数低、并具备特殊光学性能,可用于军事、航天领域的热障涂料及隔热涂料。纳米复合氧化锆具备特殊光学性能,对紫外长波、中波及红外线反射率达85%以上;且其自身导热系数低,可提高其隔热性能。——由于不同晶型纳米氧化锆体积不同,可制备具备自修复功能的功能性涂料。 纳米复合氧化锆行业主要企业产能分布

二．目前的制备方法：化学气相沉积(CVD)法，液相法（包括醉盐水解法，沉淀法，水热法，徽乳液法，溶液姗烧法等），徽波诱导法及超声波法等几大类。 三．具体介绍方法：利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管 简介：溶胶一凝胶法是指金属醉盐或无机盐经水解形成溶胶,然后使溶胶一凝胶化再将凝胶固化脱水,最后得到无机材料.在无机材料的制备中通常应用溶胶—凝胶方法,与传统的合成方法相比,具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点.该方法要使前驱体化合物水解形成胶体粒子的悬浮液(溶胶)后,成为聚集溶胶粒子组成凝胶,凝胶经过热处理得到所需的物质.溶胶—凝胶沉积法广泛用于在模板的纳米通道中制备纳米管或线.本文主要结合溶胶—凝胶法和模板合成法制备二氧化锆纳米管.由于锆的无机盐价格便宜且对大气环境不敏感[,我们利用锆的无机盐(氯化氧锆)作为前驱体溶液制备稳定的溶胶. 具体过程：

二氧化铈纳米材料的合成及性能研究

二氧化铈纳米材料的合成及性能研究 内容摘要 国内外早已开始了对纳米氧化铈颗粒制备技术与性能的研究。氧化铈具有立方萤石结构。它有热稳定性高,氧气储存能力强和可以在Ce3+和Ce4+氧化状态之间简单的转换的特性，因此它吸引了研究者广泛的兴趣。它已广泛应用于催化剂、紫外吸收材料,氧敏感材料、固体氧化物电池材料和抛光材料等领域。氧化铈在合成氧化CO的催化剂上展现的性能尤为突出。液相制备方法是纳米氧化铈众多制备方法的一种，它因为制作工艺相对简单的优点在所有制备方法中脱颖而出。液相制备法很适合大规模生产,它在研究方向上的前途也可预测。本文将对上文做详细描述。 Abstract Preparation technology and research progress of CeO? nanoparticles researched both at home and abroad.Cerium oxide has cubic fluorite structure. It has attracted extensive interest due to its high thermal stability,oxygen storage capacities, and easy conversion between Ce3+ and Ce4+ oxidation states。It has been widely used in catalyst，ultraviolet absorption material，the oxygen sensitive material，solid oxide cell material and polishing material and so on．Especially, CeO? have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.Kinds of preparation methods of liquid phase and their differences are especially emphasized according to the advantages of liquid phase method, which can be easily enlarged in industry, and futrue directions of research are also predicted. CeO2 have been successfully synthesized and used for CO catalytic oxidation.We will give more details about what describes below. Key: CeO?liquid phase method CO catalytic oxidation

纳米氧化锆-2017.12.21

纳米氧化锆相关资料分析 第一章 项目概况 投资公司：XXXXX 有限公司 技术支持：XXXXXX 研发团队 投产项目：5nm 级氧化锆 总投资金额：2000万元 资金来源：融资方式 预计年产纳米氧化锆1200吨，单价４0万元/吨，预计年总营业额４.８亿元。 第二章 产品介绍 通常情况下Z r O 2有四种存在形式：无定形、常温下稳定的单斜晶相，常温下稳定的四方晶相（添加稳定剂），高温下稳定的立方晶相。 立方晶 四方晶 单斜晶 常规情况下：单斜氧化锆加热到1170度转化为四方氧化锆，这个转变速度很快并伴随7%-9%的体积收缩，但在冷却过程中，四方氧化锆往往不在1170度转变为单斜氧化锆，而在1000度左右转变，是一种滞后的转变，同时伴随着体积的膨胀。为了避免回到单斜相，必须通过外来氧化物对高温晶型进行稳定。这样，稳定的氧化锆在室温至熔点的 温 度 范围内以相同的稳定的晶型存在。 单斜晶 四方晶 预投产项目可以在温度为420度时，即可在无须添加氧化稳定剂的情况下制备出5nm 级别四方晶相氧化锆。在目前市场，并未有同等级别产品。但是，制备温度的改变以及没有填加稳定剂的情况下，在常温条件晶体的稳定性及物理、化学性能是否改变，需研发团队出具具体技术结果。 1170o C 1000o C

二、国内因素 （1）2017年11月锆英砂价格上涨3.13%至9900元/吨，港口库存环比下降3.26%至13.64万吨。海南地区为国内主要锆矿砂资源地，海南省国土资源厅为保护当地资源，将严格控制锆英砂等矿物产量，未来国内锆英砂供给量或将减少，锆英砂价格或将在高位继续上行。（2）国内环保限产影响全国约一半的氧氯化锆产能，氧氯化锆价格仍将持续提升。2017年山东等地氧氯化锆产能由于环保不达标被限制生产，国内氧氯化锆供应出现短缺，价格快速上涨，最新成交价格15000元/吨，较年初9900元/吨上涨52%，随着冬季城市取暖季限产即将来临，预计氧氯化锆环保限产仍将持续，氧氯化锆价格仍将上涨。 作为生产企业投产纳米氧化锆，需要稳定的原材料来源以稳定产品的价格与质量，而锆英砂垄断性比较高，几大垄断巨头控制定价权。国内氧氯化锆生产受制于环保要求，大规模减产。所以投产纳米氧化锆需要稳定的原材料来源，以确保生产销售的稳定性。

纳米氧化铈催化作用研究探讨

化学与生物工程 Chemistry &Bioengineering 2005,No.2综述专论1　 基金项目:广东省科技计划资助项目(2002C1030408)收稿日期:2004-11-11 作者简介:孔祥晋(1980-),男,山东聊城人,研究生,主要研究方向:材料化学及光电催化的研究;指导老师:潘湛昌(1962-),博 士,副教授。 纳米氧化铈催化作用研究探讨 孔祥晋,潘湛昌,肖楚民,张环华 (广东工业大学轻工化工学院,广东广州510090) 摘　要:总结了氧化铈在催化中的作用,指出了纳米粒子的表面效应及氧化铈自身特性对其催化性能的影响,分别从CeO 2作为催化剂、助剂、载体等方面对CeO 2在催化中的应用加以综述,介绍了制备纳米CeO 2超细粉体的常见方法,并结合有关研究结果提出了今后的研究方向。 关键词:氧化铈;催化;纳米粒子 中图分类号:O 611161　O 63413 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2005)02-0001-03 由于表面效应的影响,纳米粒子的比表面积很大、表面活性中心多、选择性好,可以显著增进催化效率。国际上已经把纳米粒子作为第四代催化剂[1],在本世纪可能成为催化反应的主要角色。铈是一种镧系元素,具有很好的氧化还原性能[2,3]。氧化铈是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂,具有较为独特的晶体结构、较高的储氧能力(OSC )和释放氧的能力、较强的氧化-还原性能(Ce 3+/Ce 4+),因而受到了人们极大关注,一些研究成果已经应用于工业催化领域。 1　纳米二氧化铈的制备及其结构特点 目前,制备纳米CeO 2超细粉体的常见方法主要有沉淀法 [4] 、溶胶2凝胶法[5] 、微乳液法 [6] 等。CeO 2属 于萤石型的氧化物[7](如图1) 。 图1　萤石结构的C eO 2面心晶胞 Fig.1　F ace 2centered crystal cell of C eO 2w ith flu arite structu re 这样的结构中有许多八面体空位允许离子快速扩散。经高温还原后,CeO 2转化为具有氧缺位、非化学 计量比的CeO 2-x 氧化物(0

纳米氧化锆的应用

纳米级二氧化锆的应用 二氧化锆是一种具有高熔点、高沸点、导热系数小、热膨胀系数大、耐磨性好、抗腐蚀性能优良的无机非金属材料。其纳米材料因具有比较高的比表面积而有许多重要用途，近几年来已成为科研领域中的一个热点，并被广泛应用于工业生产中。由它可以制备出多种功能的陶瓷元件，在固体氧化物燃料电池热障涂层材料、催化剂载体润滑油添加剂气敏性耐磨材料等方面都有一定的应用和发展。 结构陶瓷方面，由于纳米二氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。 钇稳定纳米二氧化锆(优锆纳米材料)粒径小，纯度99.9%，平均粒径20-40纳米，烧出来的陶瓷通透性好，表面光洁度高，适合做牙科陶瓷，刀具陶瓷，结构陶瓷，生物陶瓷。 纳米氧化锆粉体(优锆纳米)，具有纳米颗粒尺寸细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度。生产中做到了精确控制各组分含量，实现不同组分之间粒子的均匀混合，严格控制颗粒尺寸、形态和结构，保证了产品的质量。利用该产品掺杂不同元素的导电特性，在高性能固体电池中用于电极制造，成为电池专用。 纳米氧化锆粉体（40-50纳米）分散在水相介质中, 形成高度分散化、均匀化和稳定化的纳米氧化锆液(苏州优锆纳米材料)。纳米氧化锆分散液除具有纳米粉体的特性外，还具有更高的活性、易加入等特性。纳米氧化锆分散液做到产品中纳米材料以单个纳米粒子状态存在，客户使用能用到真正的纳米材料，用出真正的纳米效果，大大提高产品的性能。纳米氧化锆分散液因为达到了完全单分散纳米状态，所以和其他材料表面接触后不是普通粉体材料的吸附，而是和化学键结合一体，所以有极高的稳定性，可以极大的提高耐水洗，耐磨、抗菌等性能，极大地发挥纳米材料的作用。

纳米二氧化铈溶液

运输及保存： 1、运输与存放过程中要避免光直射，适合运输与存放温度为5℃～50℃。 2、保质期一年，建议半年内使用。 包装：50Kg/桶，或可据客户要求

Nano-cerium oxide solution Features: SH-005series-based solution is the Ceria Ceria powders dispersed in aqueous medium,the formation of a high degree of fragmentation,homogenization and stabilization of nano-ceria water-based liquids.With a small grain size characteristics,suitable for isolation of UV sunscreen agent in cosmetics,plastics,paints used in the anti-aging agents;and lattice-type intact than the major and the formation of pores in ceramics is not easy;product has a good dispersion of transparent,easy-to-be added to plastic,silicone rubber and other polymers. Specifications: Model Main technical parameters PH Value ProportionConcentration （%） Particle size （nm） Solvent Appearance SH-0057～9 1.5～1.620～4020～500 Water-organic solvent Milky yellowish liquid Note:According to customer demand can produce into different concentrations and different particle size. Application areas: 1,as the inorganic UV absorber:Add in the glass,can absorb ultraviolet and infrared rays, for automotive glass,not only UV,but also to reduce the temperature inside the vehicle, thereby saving air-conditioning electricity. 2,can be used in fuel cell materials,hydrogen storage materials,nano-cerium oxide tungsten electrodes,gas catalyst,some permanent magnetic materials,all kinds of alloy steel and non-ferrous metals. 3,for the alloy coating:Add in the zinc-nickel,zinc,diamond and zinc alloy zinc power to change the crystallization process,to promote crystal plane preferred orientation produced, the organization more uniform coating,more compact,so as to enhance corrosion resistance; 5,with in functional ceramics(such as electronic ceramics,structural ceramics):Can a low sintering temperature,inhibiting crystal growth,improve the ceramic densification; 6,polymers(such as paint,ink and paper,etc.):increase the polymer thermal stability and anti-aging properties. 7,for plastic,rubber,heat stabilizer,anti-aging agents and lubricants can improve the lubrication coefficient,

纳米氧化锆粉体的合成与表征

纳米氧化锆粉体的合成与表征 李杰119024189 无111 1 引言 二氧化锆是制备特种陶瓷最重要的原料之一，由于其具有优良的机械、热学、电学、光学性质而在高温结构材料、高温光学元件、氧敏元件、燃料电池等方面有着广泛的应用，它是2l世纪最有发展前景的功能材料之一。而控制氧化锆前驱粒子的颗粒尺寸对制备高性能氧化锆陶瓷具有重要意义。 本研究采用水／环己烷／辛基苯基聚氧乙烯醚（Triton X-100）／正己醇四元油包水体系，通过反相微乳液法制备了纳米ZrO2粉体，用TEM,XRD等对所制备的纳米粉体进行了表征，研究了煅烧温度、pH值、陈化时间对ZrO2纳米粒子结构与性能的影响。结果表明，以单斜相为主的ZrO2纳米粉体，其晶粒尺寸可控制在20 nm左右；随着煅烧温度的提高，ZrO2的结晶程度逐渐提高；随着pH值的提高，少量四方相ZrO2全部转化为单斜相；随着陈化时间的增加，ZrO2颗粒尺寸变大。 2 结构性质 自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。纯氧化锆的分子量为123.22，理论密度是5.89g/cm3，熔点为2715℃。通常含有少量的氧化铪，难以分离，但是对氧化锆的性能没有明显的影响。氧化锆有三种晶体形态：单斜、四方、立方晶相。常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂，限制了纯氧化锆在高温领域的应用。但是添加稳定剂以后，四方相可以在常温下稳定，因此在加热以后不会发生体积的突变，大大拓展了氧化锆的应用范围。 3 用途 3.1 ZrO2在特种陶瓷中的应用 由于高纯ZrO2具有优良的物理化学性质,当其与某些物质复合时,在不同条件下又具有对电、光、声、气和温度等的敏感特性,使其广泛用于电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高新技术领域。 3.1.1 电子陶瓷 ZrO2在电子陶瓷中的应用主要有压电元件(如发火元件、助听器、拾音器等),滤波器(用于电视机、收录机、共电式无线电收发机等),超声波振荡器(用于潜艇音纳、鱼群探测器和测深仪等),蜂鸣器(用于电子计算机输入功率鉴定信号机、曲调桌式电子计算机、数字显示手表及闹钟等)及高温导体等。

二氧化铈形貌控制及其电化学性能研究进展

二氧化铈制备、表征及其电化学性能研究进展 1 前言 二氧化铈是一种重要的稀土氧化物功能材料，纳米CeO2保留了稀土元素具有独特的f层电子结构，晶型单一，具有高的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因此就产生了许多与传统材料不同的性质。纳米CeO2有宽带强吸收能力，而对可见光却几乎不吸收，当其被掺杂到玻璃中，可使玻璃防紫外线，同时不影响玻璃本身的透光性[1,2]。另一方面，CeO2还是很好的玻璃脱色剂，可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而达到脱黄绿色效果。作为一种催化剂，二氧化铈的催化性能受其尺寸、形貌以及掺杂元素的影响，而其中掺杂元素对其尺寸、形貌也有影响[3]。在汽车尾气净化的三效催化剂（三效催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)）中，它是一种重要的组分。由于纳米CeO2的比表面积大、化学活性高、热稳定性好、良好的储氧和释氧能力，可改变催化剂中活性组分在载体上的分散情况，明显提高其催化性能，并能提高载体的高温热稳定性、机械性能和抗高温氧化性能。CeO2还在贵金属气氛中起稳定作用，提高CO、CH4及NOx的转化率，并使催化剂保持较好的抗毒性及较高的催化活性[4]。CeO2还应用于许多领域，如抛光粉、荧光粉、储氢材料、热电材料、燃料电池原料(SOFCS电极)[5,6]、光催化剂[7]、防腐涂层、气体传感器[8,9]等方面。因此，纳米化的CeO2将在高新技术领域发挥更大的潜力。 2 二氧化铈的研究进展 对于环境和能源相关领域的应用来说，可控合成二氧化铈纳米结构材料是一个势在必行的问题。由于颗粒尺寸的减小，纳米固体通常具有高密度表面。因此，相对于普通材料来说，纳米结构二氧化铈吸引很多关注和研究，以提高其氧化还原性，输运性能和电化学性能。 在过去的十年中，有大量的关于纳米结构二氧化铈及其应用的文章发表。特别地，Traversa 和Esposito[10]研究了二氧化铈微结构在特殊离子器件中的运用，通过粉末尺寸、掺杂物含量和烧结温度/时间因素联合作用进行调节。Bumajdad等[11]综述了在胶体分散体系中合成具有高表面积的二氧化铈作为催化材料的最新研究。Guo和Waser[12]综述了受主掺杂二氧化锆和二氧化铈晶界的电性能。Yan等[13]大量综述了控制合成和自组装二氧化铈基纳米材料。Yan课题组还演示了在合成和自组装纳米晶过程中对配位化学原理的应用，尤其是配位效应对结构/微结构/纹理，表面/界面，颗粒尺寸/形貌的控制[14]。另外，Vivier和Duprez[15]综述了二氧化铈基固体催化剂在各种有机合成反应中的应用。 2.1 纳米二氧化铈的制备 在过去的二十年里，有许多研究关于制备二氧化铈纳米颗粒及其形貌控制。合成方法有：沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、热分解法、水解法、气相冷凝法、超声化学合成等等。普遍认为从液相中析出固体晶体包括两个步骤：成核与生长。研究发现，成核的晶种、动力学控制、温度、通过使用表面活性剂调节表面的选择性活化能是影响各向异性生长的关键因素。通过精确地平衡和控制这些参数，可实现纳米晶形状的有效控制。通过控制合成进程使二氧化铈具有理想的形貌和微观结构，并有效地控制其氧空位，就能够合理地设计出高活性的二氧化铈应用材料。 （1）一维纳米结构二氧化铈的合成 一维纳米结构二氧化铈（如纳米线、纳米棒和纳米管）因其新颖的物理性能和潜在的应用已被仔细地研究。为研究材料的尺寸和维度对其物理和化学性能的影响提供了机会[16]。对于纳米器件来说，一维纳米结构材料也是具有应用前途的。通过各向异性生长获得一维纳米结构，从热力学和动力学的角度控制其生长的途径，影响其生长的可控制因素主要有溶剂、表

纳米二氧化铈的制备

1.溶胶-凝胶法制备纳米二氧化铈的工艺研究 采用以柠檬酸为配体的溶胶-凝胶法制备了二氧化铈超细粉末,考察了制备条件:金属离子与配体的物质的量比、反应温度、凝胶烘干温度、焙烧温度及时间对成品粒子的影响。获得了最佳的制备条件: Ce3 +与柠檬酸的物质的量比为1∶3、反应温度为65 ℃、凝胶烘干温度为120 ℃, 500 ℃焙烧2 h。这样的条件可以得到均匀、分散的二氧化铈,平均粒径为7 nm,比表面积为115 m2/g。 按照一定的物质的量比称取一定量的硝酸铈和柠檬酸。用蒸馏水溶解柠檬酸,把称好的硝酸铈逐渐加入柠檬酸溶液中。溶解完全后,置于恒温水浴槽中,形成溶胶,最终成为半干凝胶。将凝胶置于鼓风干燥箱干燥,得到体积极度膨胀的干凝胶,研磨,放入马弗炉中高温焙烧,得二氧化铈的纳米粉末。 2.溶胶-凝胶法制备纳米CeO2晶体 称取一定量的聚乙二醇2400 ,使聚乙二醇与Ce的摩尔比为5:1 , 将Ce(NO3)3·6H2O 晶体在聚乙二醇中加热溶解,不断搅拌,得到浅黄色透明溶胶。将所得溶胶冷却、陈化,72h后仍澄清透明,把所得的溶胶在不同温度下热处理,可得到不同粒径的CeO2纳米粉体。 CeO2的溶胶化需要适当的温度,反应温度为65 ℃时得到的粉体较均匀,分散性也较好。随着焙烧温度升高,晶型不变,CeO2 粒径增大,形貌趋于球形。经800 ℃焙烧,粉体粒径在20～50nm。 3.溶胶-凝胶法合成二氧化铈纳米晶 称取一定量的草酸铈(G.R), 用蒸馏水调成浆状, 滴加浓HNO3(G.R) 和H2O2(A.R)溶液至完全溶解, 加入一定量的柠檬酸(G.R)溶解, 于70 ℃时缓慢蒸发, 形成溶胶, 进一步蒸发 形成凝胶, 将凝胶于120 ℃干燥12 小时,得到淡黄色的干凝胶, 将干凝胶在不同温度下焙 烧即得到CeO2纳米晶。 4．溶胶-凝胶法制备纳米Ce02 按照1:3的化学计量比称取一定量的硝酸铈和柠檬酸。用30-50mL的蒸馏水溶解柠檬酸得淡黄色溶液，所得溶液pH值约为2-3，有一定的酸度。然后把称好的硝酸铈逐渐加入此溶液中，这样可以抑制Ce3+的水解。待溶解完全后，将其置于65℃的恒温水浴槽中，让其缓慢蒸发。随着水分的减少，溶液的颜色逐渐加深，形成黄色溶胶，然后逐渐产生大量气泡，使粘稠体系膨胀。继续恒温脱水干燥，成为疏松多孔蜂巢状，外壳呈黄色，里面呈白色的半干凝胶。待其成半干凝胶后，将此凝胶置于鼓风干燥箱以100℃干燥1-2小时，得到体积极度膨胀的土黄色干凝胶。取出干燥后的干凝胶，将此干凝胶用研钵研磨。研磨后放人马沸炉中用800℃的高温焙烧即可得Ce02的超细粉末。 5.沉淀法制备纳米CeO2 将分析纯的Ce(NO3)3·6H2O(AR)配成0. lmol/L的Ce(NO3)3溶液，搅拌与一定量的H2O2(AR)溶液混合，数分钟后将一定浓度的NH3·H2O溶液以3mL/min速度滴入上述混合溶液中，滴至pH 值=10为止，得到桔色沉淀。将沉淀分离、洗涤。然后将沉淀分散到一定浓度的PVA（聚乙烯醇)溶液中，蒸发干燥得到CeO2·nH2O(前驱体)，将其在不同的温度下焙烧，即得到不同粒径的Ce02纳米晶。 6. 化学共沉淀法制备纳米二氧化铈的研究

二氧化锆基纳米晶体的设计合成及其结构性能研究

目录 第一章绪论 (1) 第二章文献综述 (3) 2.1 纳米二氧化锆材料概述 (3) 2.2 纳米二氧化锆材料的制备概况 (3) 2.2.1 纳米二氧化锆材料的制备 (4) 2.2.2 纳米二氧化锆材料制备中存在的问题 (4) 2.3二氧化锆纳米晶体材料的合成研究进展 (5) 2.3.1 微波技术辅助二氧化锆纳米晶体材料的合成 (5) 2.3.2过渡金属促进剂辅助二氧化锆纳米晶体材料的合成 (7) 2.3.3 表面活性剂辅助二氧化锆纳米晶体材料的合成 (9) 2.4 本论文的选题目的及研究内容 (11) 参考文献 (12) 第三章实验合成与测试方法 (21) 3.1 原料试剂与合成方法 (21) 3.2 样品结构与表面性质表征 (24) 3.2.1 晶体晶相结构与含量及晶粒尺寸的测定 (24) 3.2.2 比表面积和孔结构的测定 (24) 3.2.3表面形貌分析 (25) 3.2.4 红外光谱分析 (25) 3.2.5 紫外-可见漫反射光谱分析 (25) 3.2.6 氨的程序升温脱附分析（NH3-TPD） (25) 3.3 酯交换探针反应性能测试 (26) 第四章溶剂辅助一步法二氧化锆纳米晶体的可控合成 (27) 4.1 引言 (27) 4.2 样品的合成 (29) i

4.3.1 二氧化锆纳米晶体的可控合成研究 (29) 4.3.1.1 不同的锆前驱体浓度对合成晶体结构的影响 (29) 4.3.1.2 反应温度对合成晶体结构的影响 (32) 4.3.1.3 反应时间对合成晶体结构的影响 (33) 4.3.1.4 溶剂对合成晶体结构的影响 (35) 4.3.2 二氧化锆纳米晶体的表征与分析 (36) 4.3.2.1 氮吸附表征 (36) 4.3.2.2 SEM和TEM分析 (40) 4.3.2.3 FTIR分析 (43) 4.3.2.4 晶体形成可能机理分析 (44) 4.4 小结 (45) 参考文献 (46) 第五章一种新型简易浸渍法制备四方相硫化氧化锆催化剂 (51) 5.1 引言 (51) 5.2 样品的合成 (52) 5.3 酯交换探针反应性能测试 (53) 5.4 结果与讨论 (53) 5.4.1 硫化氧化锆催化剂的表征 (53) 5.4.1.1 催化剂的晶相结构性能表征 (53) 5.4.1.2 催化剂的SEM分析 (55) 5.4.1.3 催化剂的FTIR分析 (56) 5.4.1.4 催化剂的NH3-TPD表征 (57) 5.4.1.5 催化剂的硫含量分析 (58) 5.4.2酯交换反应制备生物柴油 (59) 5.5 小结 (60) 参考文献 (61) 第六章一步法直接合成四方相富硫硫化氧化锆催化剂 (65) 6.1 引言 (65) ii

MSU细观结构纳米晶体氧化锆的合成及与稳定

纳米晶的合成及与MSU细观结构稳定氧化锆 重点实验室重质油加工重点催化，中石油，中石油，东营257061，中国高校实验室，与ARC功能纳米材料中心，昆士兰大学，昆士兰4072，澳大利亚 收稿日期：四月26,2004，在最后的形式：七月25,2004 在非离子块共聚物表面活性剂的存在，与密歇根州立大学纳米氧化锆颗粒mesostruecture合成了一种新型固态反应路线。氧化锆纳米粒子具有一个孔壁，而呈现较高的热稳定性相比，非晶框架。为了进一步提高其稳定性，laponite，合成粘土，进行了介绍。Lapinite行为，也可以作为硬模板的孔结构作为一种晶体生长抑制剂。高比表面积和有序的孔道结构，观察在稳定氧化锆。结果表明，MSU细胞结构的形成是由于逆向六角聚集体，这是自身的结晶水和吸湿性与水中的固相合成系统的有机和无机物种组装的产品。 简介 氧化锆是一种特殊的过渡金属氧化物具有弱酸碱双功能特性。P型半导的表面上有丰富的氧职位空缺。高离子交换容量和氧化还原活动就有可能被使用在很多的催化剂,催化过程的支持者,促进者。另外，优越的化学稳定性，机械强度和离子交换能力是应用在陶瓷增韧有利，热障涂层，电子和氧传感器。 近几年，许多合成路线已提议为纳米介孔或由于其制备氧化锆的应用前景。使用阳离子表面活性剂，哈德森首次合成机制，通过一个棚架高表面积mesoporous氧化锆。阴离子表面活性剂也被用于介孔氧化锆synthesize，但无序的产物。英等人。获得两亲性表面活性剂的存在的层状和六方结构紊乱，并提出了配体辅助模板途径。板层和六角形，也可观察到介孔结构之间的长链长伯胺和无机物种相互作用。使用块共聚物模板。赵和同事证明，非常有序介孔氧化锆可在非水溶液合成。他们认为，可以通过液晶相相结合的机制块共聚物自与亚烃基的，而布林等无机金属氧化物络合组装形成的物种。建议水解和表面活性剂胶束左右，这在第一supermicropores形成，转化，导致治疗后热液孔聚合体的supermicro pores发生。近日，赵等。进一步发展了“酸碱对”路线准备立方氧化锆。 纳米晶材料的许多性质有根本的常规多晶材料不同，由于晶粒尺寸非常小。他们表现出实力的增强或硬度，提高塑性或韧性，增强扩散，增加棱角，这些都有助于在催化，电子，陶瓷利用的有利特性。这就是为什么纳米氧化锆吸引了过去二十年玉米粥研究的重视。虽然不同的纳米介孔金属氧化物或已成功地被利用，很少有报道on mesostructured墙壁或纳米晶纳米晶材料。这些材料应该有比那些只具有纳米有序介孔结构材料或更多的优势。 对于介孔氧化锆，纳米，热稳定性始终是一个具有挑战性的领域。许多研究人员试图改善这些材料的热稳定性。例如，硫酸或磷酸阴离子纳入到框架，以加强对细观结构框架的稳定。Aliovalent和四价掺杂，如钠，钙，钇+，Si4 +，铈，Th4 +，等等，都被用来加强纳米结构。的稳定被认为是掺杂离子之间和氧化锆或者上级通过大尺寸掺杂除了协调的强烈表面相互作用实现。

水热法制备纳米氧化铈粉体

水热法制备纳米氧化铈粉体 摘要：CeO2是一种价廉且用途极广的工业材料，具有广阔的市场应用前景。近年来，氧化铈纳米材料的形貌、尺寸控制以及性能应用方面已成为研究的热点之一。本论文对氧化铈进行结构、形貌以及光学性能的表征，分析了固相法，液相法，气象法制备纳米材料的优缺点并采用水热法制备出氧化铈纳米材料。 关键词：纳米CeO2；水热法；制备方法 Hydrothermal synthesis ，Preparation of nano-sized CeO2 particles Abstract：Ceria is a cheap and widely used industry material, which has a broad market applied prospect. In this paper, the preparation, characterization and optical properties of as ceria nanomaterials have been studied，the advantage and disadvantage of solid method ，liquid method and gas method have been contrasted and ceria nanomaterials were prepared by hydrothermal method. Keyword：nanometer CeO2；Hydrothermal synthesis；preparation method 随着纳米技术的不断进步，纳米CeO2由于粒径比较小，具有高的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特性，因此产生了与传统材料不同的许多特殊性质，成为近年来材料科学中研究的热点。CeO2作为稀土家族中一种重要的化合物,可用于汽车尾气净化催化材料[1]、高温氧敏材料[2]、固体氧化物燃料电池(SOFC)电极材料[3][4]、化学机械抛光(CMP)研磨材料[5]等行业，对人类改善工作条件、提高生活质量、保障身体健康,节约能源、加强环境保护具有重要的现实意义,并具有显著的经济效益和社会效益。 1 氧化铈纳米材料概述 1.1 氧化铈的结构和性质 由于Ce具有独特的4f 层电子结构，氧化铈属于立方晶系，是面心立方结构，具有萤石结构。所属点群为Fm3m点群。从热动力学方面讲，其（111）面是最稳定的。CeO2晶胞中的Ce4+ 按面心立方阵排列，O2-占据所有的四面体位置，每个Ce4+被8个O2-包围，而每个O2-则与4个Ce4+配位，如下图所示。氧化铈经高温(T>950°C)还原后，CeO2转化为具有氧空位、非化学计量比的CeO2-x 氧化物(0

纳米氧化锆的制备及其干燥技术_温立哲

收稿日期:2001-05-17 基金项目:广东省自然科学基金(000028);广东省教育厅自然科学研究项目资助(2000024) 作者简介:温立哲(1975-),男,2000级硕士研究生,主要研究方向为纳米氧化锆的制备. 纳米氧化锆的制备及其干燥技术 温立哲1,余忠民2,黄慧民1,周立清1,邓淑华 1 (1 广东工业大学轻工化工学院,广东广州510090 2 广东省质量监督局,广东广州510240) 摘要:纳米氧化锆是一种新型的高科技材料,由于其具有很多特殊的性质,因而有着广泛而重要的用 途 本文根据国内外研究制备纳米氧化锆的最新进展和其发展趋势,综述了纳米氧化锆的各种制备 的方法和干燥技术,并提出目前制备中存在的问题 关键词:纳米材料;氧化锆;干燥 中图分类号:TQ134.12 文献标识码:A 文章编号:1007-7162(2002)01-0063-07引 言 纳米级材料是指晶粒尺寸在0 1nm 到100nm 之间处于原子簇和宏观物体交接区域的超细微粒,由于纳米结构单元的尺度与物质中许多特性长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿热垒厚度、铁磁性临界尺寸等相当,从而导致了纳米材料具有了不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体的物理化学特性 二氧化锆是一种具有高熔点(2700 )和高沸点、导热系数小、热膨脉系数大、耐高温、耐磨性好、抗蚀性能优良的金属氧化物材料 纳米级二氧化锆粉体材料因具有某些独特性能,如常温下为绝缘体,高温下则具有导电性、敏感特性、增韧性等 目前已用于制造结构陶瓷(如反应堆包套、航空发动机的排杠、汽缸内衬等)、功能陶瓷(如气体、温度、湿度、声传感器等)、压电陶瓷、电子陶瓷(如电容器、震荡器、蜂鸣器、调节器、电热组件等)、生物陶瓷、高温燃料电池、高温光学组件、磁流体发电机电极等高科技产品 有研究表明:100nm 的ZrO 2在拉伸疲劳试验中晶粒出现了300%的超塑性,由于晶粒粒径的减小,材料性能有了数量级的提高,烧结温度大大下降 作为添加剂它能使脆性材料增韧,韧性材料强度更强,使陶瓷材料的脆性问题可望得到解决 由于ZrO 2的化学稳定性好,表面同时具有酸性和碱性,同时拥有氧化性和还原性,又是 型半导体,易产生氧空穴,用作催化剂载体可与活性组份产生较强的相互作用 另外由于超细粒子具有高的比表面积和丰富的表面缺陷,所以超细Zr O 2在催化领域的应用前景广阔 因此研究纳米氧化锆的制备应用技术意义重大,已成为目前科技工作者关注和研究的热点[1],这也是我国九五规划重点发项目之一,以下就其制备和干燥技术进行介绍 1 纳米ZrO 2制备方法 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法,化学法又可分为气相化学法和液相第19卷第1期 2002年3月广东工业大学学报Journal o f Guangdong University of Technology Vol 19No 1 March 2002

化学沉淀法制备纳米氧化锆的研究

第26卷第5期 2002年　9月 河北师范大学学报(自然科学版) Journal of H ebei N o r m al U niversity(N atural Science Editi on) V o l.26N o.5 Sep.2002 Ξ化学沉淀法制备纳米氧化锆的研究 王焕英1,2,　宋秀芹2 (1.衡水师范专科学校化学系,河北衡水　053000;2.河北师范大学化学学院,河北石家庄　050016) 摘　要:以氧氯化锆(Zr OC l2?8H2O)和氨水(N H3?H2O)为原料,采用化学沉淀法制备了纳米级氧化锆微粉,考察了反应温度、反应物浓度、溶液pH值、煅烧温度和时间对产物粒径的影响,获得了最佳工艺条件. 通过透射电镜、X射线衍射研究了产品的粒度、形貌和结构,所得纳米Zr O2分散性良好,粒度分布均匀,平均粒径约20nm,粒子形状为球形. 关键词:化学沉淀法;纳米;氧化锆;制备 中图分类号:O612.4;TB383 文献标识码:A 文章编号:100025854(2002)0520488204纳米Zr O2是一种粒径介于1～100nm之间的新型高功能精细无机材料,是制备特种陶瓷最重要的原料之一,它可用于制备多种功能陶瓷元件,如氧传感器、压电陶瓷、透明铁电陶瓷和合成宝石等,也可用于制备多种增韧结构陶瓷刀具、陶瓷阀门、轴承及先进的陶瓷发动机零件.尤其是近些年来,纳米氧化锆陶瓷的高韧性和低温塑性变型能力已被实验证实,成为改善陶瓷材料脆性的新战略途径[1]. 纳米氧化锆的制备方法目前报道的有溶胶2凝胶法(so l2gel)[2]、水热法[3]、溅射源法[4]等,但是这些方法在工业实施中有一定困难.本文中,笔者以Zr OC l2?8H2O和N H3?H2O为原料,采用反向化学沉淀法制备纳米Zr O2,考察了影响产物的各种因素,获得了制备的最佳工艺条件,并对产品进行了表征. 化学沉淀法一般是指将沉淀剂加入到金属盐溶液中进行沉淀,然后再对沉淀物进行固液分离、洗涤、干燥以及加热分解等后处理从而制得粉末产品.化学沉淀法分为正向化学沉淀法(将沉淀剂加入到金属盐溶液中)和反向化学沉淀法(将金属盐溶液加入到沉淀剂中)2种,通过对这2种方法所制得的纳米粉体的比较,反向化学沉淀法所制得的纳米Zr O2粒径更细小,颗粒更均匀. 化学沉淀法制备Zr O2粉体的反应过程可表示为: Zr OC l2+2N H3?H2O+H2O=Zr(OH)4↓+2N H4C l,　Zr(OH)4→Zr O2+H2O(g). 1　实验部分 1.1　主要试剂和仪器 氧氯化锆(Zr OC l2?8H2O),分析纯,中国医药上海化学试剂站;氨水(N H3?H2O),分析纯,石家庄市试剂厂. pH S3C数字酸度计,851恒温磁力搅拌器,真空干燥箱,马福炉,日立H600型透射电子显微镜,R igaku D m ax RA型X射线衍射仪. 1.2　工艺流程与实验方法 反向沉淀工艺流程为: N H3?H2O溶液加入Zr OC l2?8H2O Zr(OH)4 分离、洗涤、真空干燥、煅烧 纳米Zr O2 Ξ收稿日期:20020323;修回日期:20020531 基金项目:河北省教育厅科研基金资助项目(2002) 作者简介:王焕英(19682),女,河北武邑人,衡水师范专科学校讲师,现为河北师范大学在职硕士研究生.

非金属材料纳米二氧化锆

非金属材料纳米二氧化锆 摘要：本文介绍了纳米二氧化锆的结构和性质，纳米二氧化锆的一些制备方法及应用。由于纳米二氧化锆具有优良的物理和化学性能，它的应用也将会越来越受人瞩目。 关键词：纳米二氧化锆；制备方法；应用； 纳米材料是指在三个维度空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料的分类方法很多，如果按照维数分类的话，可分为四类：零维纳米颗粒、纳米团簇、一维纳米线、纳米管、纳米带及纳米棒等、二维纳米片、超晶格及厚度在纳米尺度的薄膜等、三维以零维、一维或二维材料为结构单元的聚集材料和多孔材料等。通过研究已问世的纳米材料有很多种，包括金属纳米材料、半导体纳米材料、陶瓷纳米材料、高分子纳米材料以及由它们组成的各种复合材料等。纳米材料繁多的组成形式和千变万化的结构特征，开拓了化学领域特别是材料化学的研究新阵地，同时也大大扩展了材料的应用范围。作为一种重要的结构功能材料，二氧化错具有耐高温、硬度大、热稳定性和化学稳定性好等特点，在燃料电池、隔热、信息、电子及仿生材料等领域有着广泛的应用，业界对二氧化锆纳米材料的研究也非常活跃，其合成与应用已引起广大研究者的重视。 1.二氧化锆的结构与性质 1.1二氧化锆的结构 二氧化锆(ZrO2)有三种物相结构:当温度高于2370℃时,二氧化锆为立方蛮石型结构 (c-ZrO2;),空间群为Fm3m,由Zr4+构成的面心立方点阵占据二分之一八面体空隙,O2-占据面心立方点阵所有的四面体空隙;1170-2370℃之间二氧化结以四方相形式存在(t-ZrO2;),四方二氧化锆相当于蛮石结构沿着C轴伸长而变形的晶体结构,空间群为P42/nmc;室温下二氧化浩以单斜形式存在(m-ZrO2),单斜二氧化锆晶体则可以看作四方结构晶体沿着P角偏转一定角度而构成的,空间群为P21/c (如图1-1所示)。不同物相的二氧化锆的晶格常数和密度列于表 1-1[1] 图1-1 立方(a)、四方(b)、单斜(c)二氧化锆的单胞结构 单斜相（(monoclinic）四方相（(tetragonal）立方相（(cubic）（1-1） 从热力学角度来说,室温下单斜相是稳定相,四方相和立方相是亚稳相。如方程式1-1所示,加热时二氧化锆由单斜相转变为四方相,体积收缩;在温度变化、应力或其它外界条件作用下亚稳的四方相会转化为单斜相,并伴有3%~5%的体积膨胀,同时这种相变与四方相的颗粒大小及含量也有密切关系[1]。