【摘 要】
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目前已应用的紫外线吸收剂主要分为有机类和无机类。有机类紫外线屏蔽剂存在光稳定性差、易分解、对皮肤刺激性大、紫外屏蔽范围窄等缺点,而无机类紫外线屏蔽剂二氧化铈具有对紫外线有较强的屏蔽性能,对可见光透光性好且对有机化学键无破坏作用等优点,目前是国内外研究的重点。本论文以氯化铈,柠檬酸,碳酸氢铵,碳酸钠,葡萄糖和聚乙二醇为原料,以柠檬酸络合物沉淀焙烧的方式制备CeO2,辅以XRD、SEM、光透过率测试等
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目前已应用的紫外线吸收剂主要分为有机类和无机类。有机类紫外线屏蔽剂存在光稳定性差、易分解、对皮肤刺激性大、紫外屏蔽范围窄等缺点,而无机类紫外线屏蔽剂二氧化铈具有对紫外线有较强的屏蔽性能,对可见光透光性好且对有机化学键无破坏作用等优点,目前是国内外研究的重点。本论文以氯化铈,柠檬酸,碳酸氢铵,碳酸钠,葡萄糖和聚乙二醇为原料,以柠檬酸络合物沉淀焙烧的方式制备CeO2,辅以XRD、SEM、光透过率测试等检测手段,通过设计的二次正交回归实验分析,探究在不同的沉淀剂和不同的模板剂下,制备条件的四个因素(柠檬酸与铈的摩尔比,搅拌时间,沉淀pH值,反应时间),对二氧化铈的结晶子径和紫外屏蔽效果的影响,并获得优化的制备条件,制备出具有良好紫外屏蔽效果的二氧化铈。以NH4HCO3或Na2CO3为沉淀剂,不同制备条件下沉淀物的差热热重曲线均有一个吸热峰和一个放热峰,吸热峰主要是脱吸附水和结晶水,放热峰主要是沉淀分解,该过程中柠檬酸铈转变成二氧化铈,放出二氧化碳。以NH4HCO3为沉淀剂,各方法下制备的CeO2,光屏蔽性能较优的条件为:添加柠檬酸和模板剂葡萄糖,n(H3Cit/Ce)=0.5,沉淀pH=3,搅拌时间t=-40min,反应温度T=20℃,产物CeO2光屏蔽性能T(UVA)=6.02%。以Na2CO3为沉淀剂,各方法下制备的CeO2,光屏蔽性能较优的条件为:添加柠檬酸和模板剂葡萄糖,n(H3Cit/Ce)=0.3,沉淀pH=1.5,搅拌时间t=40min,反应温度T=35℃,产物CeO2光屏蔽性能T(UVA)=5.63%。相同制备方法得到的CeO2,其结晶子径越小,禁带宽度越小,光屏蔽性能越好。添加模板剂葡萄糖时CeO2光屏蔽性能优于不添加模板剂和添加模板剂聚乙二醇制备的CeO2。以NH4HCO3或Na2CO3为沉淀剂,仅添加柠檬酸和同时添加模板剂聚乙二醇与柠檬酸,光屏蔽性能较优的条件下制备出来的CeO2是大小不均匀的球形颗粒,且具有纳米级颗粒。添加模板剂葡萄糖和柠檬酸,光屏蔽性能较优的条件下制备出来的CeO2是薄片状叠加型,薄片状的CeO2厚度很窄。结合样品的光屏蔽性能T(UVA)可知,球型CeO2虽然颗粒较小,但由于颗粒表面光滑,不利于紫外光的屏蔽,薄片状叠加型CeO2虽然颗粒较大,但不规则的表面有利于紫外光的屏蔽。由于产物禁带宽度、表面形貌等差异,采用碳酸钠沉淀制备的CeO2效果优于碳酸氢铵沉淀制备的CeO2,具有更低的紫外透过率。
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