基本信息
- 项目名称：
- 梭形Ce(OH)CO3与CeO2的制备与性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用Ce(NO3)3•6H2O为铈源、尿素为沉淀剂和碳源，实验中不添加任何表面活性剂和模板，通过水热法合成梭形单晶Ce(OH)CO3，经煅烧后得到的单晶CeO2，仍然保持了良好的梭形形貌。
- 详细介绍：
- 1. Ce(OH)CO3的制备 首先配出0.08M的尿素溶液40ml，然后加入Ce(NO3)3•6H2O，并使其浓度为0.03M，然后搅拌至完全溶解后，将上述溶液转入到100ml聚四氟乙烯反应釜中，升温至120度，恒温8h。最后将反应釜冷却至室温，反应釜中有白色沉淀产生。分别用去离子水和乙醇将产物洗涤3次后，在60度条件下干燥6h。得到Ce(OH)CO3。 2 CeO2的制备 将上步制备的产物放入镍坩埚中，在600度条件下煅烧2h，产物颜色由白色变为淡黄色。得到CeO2。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 相当多的特殊形貌氧化铈材料合成已经被报道，同时梭形结构的氧化铈也被制备出来。然而，在此之前，水热合成碱式碳酸铈通常要求较高的温度或较长的时间，有些还需要特殊的有机试剂、表面活性剂、模板等。在这里，通过采用Ce(NO3)3•6H2O为铈源、尿素为沉淀剂和碳源，实验中不添加任何表面活性剂和模板，通过水热法合成梭形单晶Ce(OH)CO3和CeO2。
科学性、先进性及独特之处
- 1. 在产品的制备过程中没有添加任何模板和表面活性剂。 2.在较低的温度与较少的反应时间条件下即可获得产物 3. 制备的Ce(OH)CO3和CeO2都为梭形且都为单晶
应用价值和现实意义
- CeO2是广为人知的稀土氧化物材料，在众多领域有着广泛的应用，如CeO2在贵金属气氛中起稳定作用；提高CO、CH4及NOx的转化率等。由于特殊的性能和在某些领域的潜在应用，纳米氧化铈的控制合成吸引了众多研究者的兴趣。 本作品制备获得的CeO2通过对其进行CO的催化氧化性能测试，结果表明产品具有良好的催化性能。
学术论文摘要
- Single-crystalline Ce(OH)CO3 and CeO2 with spindle-like structures were synthesized by a facile hydrothermal synthesis method. Then the effect of reaction time and concentration of cerium precursor on the formation and morphologies of Ce(OH)CO3 and CeO2 was further investigated. The single-crystalline spindle-like CeO2 showed a high catalytic activity on CO conversion.
获奖情况
- 本作品于2010年在Micro Nano Letter上发表。
鉴定结果
- 此作品被SCI收录
参考文献
- [1] Guo Z.Y., Du F.L., Cui Z.L.: ‘Synthesis and characterization of bundle-like structures consisting of single crystal Ce(OH)CO3 nanorods’, Materials Letters, 2007, 61, pp. 694–696 [2] Guo Z.Y., Du F.L., Li G.C., Cui Z.L.: ‘Synthesis of single-crystalline CeCO3OH with shuttle morphology and their thermal conversion to CeO2’, Crystal growth Design, 2008, 8, pp. 2674-2677 [3] Vantomme A., Yuan Z.Y., Du G..H., Su B.L.: ‘Surfactant-assisted large-scale preparation of crystalline CeO2 nanorods’, Langmuir, 2005, 21, pp. 1132–1135 [4] Li K., Zhao P.S.: ‘Synthesis of single-crystalline Ce(CO3)(OH) with novel dendrite morphology and their thermal conversion to CeO2’, Materials Research Bulletin, 2010, 45, pp. 243–246 [5] Zhang D.S., Fu H.X., Shi L.Y., Fang J.H., Li Q.J.: ‘Carbon nanotube assisted synthesis of CeO2 nanotubes’, Solid State Chem, 2007, 180, pp.654-660
同类课题研究水平概述
- Ce(OH)CO3是含稀土元素铈的一种重要的化合物，已被大量的研究，并应用于许多领域，如作为玻璃产品的稳定剂、去色剂、抛光粉、形成合金材料等，并且将Ce(OH)CO3煅烧后可得到CeO2。CeO2是广为人知的稀土氧化物材料，在众多领域有着广泛的应用，如CeO2有宽带吸收能力，而对可见光却几乎不吸收，但其可作为紫外吸收体吸收紫外线。另外CeO2的催化性能表现为汽车尾气净化催化，在汽车尾气的三效催化剂中，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；在固体氧化物燃料电池中作为固体电解质和电极材料、汽车尾气、甲基橙传感器、抛光粉以及电子器件等。由于特殊的性能和在某些领域的潜在应用，纳米氧化铈的控制合成吸引了众多研究者的兴趣。 目前为止，相当多的特殊形貌氧化铈材料合成已经被报道出来，如束状结构、三角形结构、棒状结构、树枝状结构、纳米管状结构以及八面体结构。同时梭形结构的氧化铈也被制备出来。但这些通过水热合成的碱式碳酸铈通常要求较高的温度或较长的反应时间，有些还需要特殊的有机试剂、表面活性剂、模板等。
