铈铁固溶体的制备及表征

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuning2007
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在控制产物颗粒的大小、形貌和粒度分布方面,模板法具有独特优势而成为制备纳米材料的重要途径。软模板更是因为其胶体体系所组成的有序的聚集体,可以提供动态平衡的空腔,且孔道的大小和形状可以随实验条件的不同而变化,因此成为材料制备的先进技术。本文分别采用水热法和水热模板法(分别以非离子表面活性剂PEG-4000和阴离子表面活性剂SDBS为模板剂)制备了高比表面积、具有介孔结构的铈铁固溶体,探讨了制备条件对比表面积、孔结构和热稳定性的影响,并对产物进行了XRD、FT-IR、TEM、H2-TPR和比表面测试等检测。采用水热法制备产物时,主要考察了不同Ce/Fe物质的量的比和共沉淀温度对产物晶相、表面性能和还原性能的影响以及产物的热稳定性。XRD结果表明,不同Ce/Fe物质的量的比对产物的晶相有较大的影响。当x=0.9、0.8、0.7、0.6时,可以合成单一物相的铈铁固溶体;而当x=0.5时,得到的是含有八边形FeO(OH)杂相的铈铁固溶体;BET检测结果表明,共沉淀温度对产物的比表面积有较大的影响。当共沉淀温度为10℃时,合成的产物具有较大的比表面积,为143.7m2·g-1。随着共沉淀温度的升高,产物的比表面积有下降的趋势;TEM检测结果表明,所合成的Ce0.9Fe0.1O2产物具有蠕虫状介孔结构;H2-TPR结果表明,所得的产物具有较好的还原性能。以PEG-4000为模板剂,采用水热法制备铈铁固溶体时,主要考察了其用量、水热温度对产物比表面积的影响和溶液的pH值、水热对产物晶相的影响以及产物的热稳定性。XRD检测结果表明,pH值对产物的晶相有较大的影响。当pH为10(±0.05)时,可以合成单一物相的铈铁固溶体;而当pH为9(±0.05)时,得到的是含有杂相的铈铁固溶体。水热温度对产物的晶相几乎没影响,但随着水热温度的升高,产物的结晶程度越来越好;小角度XRD检测结果表明,所得产物具有规整有序的介孔结构;BET检测结果表明,PEG-4000的用量和水热温度对产物的比表面积有较大的影响,当PEG-4000/([Ce]+[Fe])的物质的量的比为0.3、反应温度为150℃时,制得的产物有较大的比表面积,为160.6 m2·g-1;TEM检测结果表明,所合成的产物Ce0.9Fe0.1O2具有蠕虫状介孔结构;FT-IR检测结果表明,表面活性剂PEG-4000与前驱体发生了协同作用,经过500℃煅烧后,产物中的表面活性剂已基本被除去。但产物的热稳定性较差,经过700℃高温煅烧后1h,产物的孔结构发生了严重坍塌,比表面积减小为43.2m2·g-1。以SDBS为模板剂,采用水热法制备铈铁固溶体时,主要考察了SDBS的用量对产物比表面积及热稳定性的影响。BET检测结果表明,SDBS用量对产物Ce0.9Fe0.1O2的比表面积有较大的影响,当SDBS/([Ce]+[Fe])的物质的量的比为0.4时,合成的产物具有较大的比表面积,为169.7 m2·g-1;而且产物具有较为均一的孔径分布,其平均孔径为4.5nm;FT-IR检测结果表明,表面活性剂SDBS与Ce(OH)3和Fe(OH)3乳胶发生了协同自组装作用,经过500℃煅烧后,产物中的表面活性剂仍有残余;TEM检测结果表明,产物Ce0.9Fe0.1O2具有蠕虫状介孔结构;产物的热稳定性较好,经过700℃高温煅烧后1h,产物的孔结构发生了部分坍塌,比表面积减小为77.8 m2·g-1;H2-TPR检测结果表明,产物的比表面积越大,其储氧量越大,低温还原性能越好。
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