氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究
纳米二氧化铈的化学制备方法及应用研究
纳米二氧化铈的化学制备方法及应用研究
一、纳米二氧化铈的化学制备方法
1. 水解法：以硝酸铈为原料，在碱性条件下添加水解剂，如氨水、碱等，控制反应条件、反应时间和温度，便可制得纳米二氧化铈。
2. 沉淀法：将含铈盐的溶液加入沉淀剂，如碳酸钠、碳酸铵等，形成细小的沉淀颗粒，经过离心、洗涤、干燥等处理后，得到纳米二氧化铈。
3. 热分解法：以铈盐为原料，在高温条件下分解，生成纳米级别的二氧化铈。
二、纳米二氧化铈的应用研究
1. 污染治理：纳米二氧化铈具有优异的催化性能和电化学性能，在环境污染治理中广泛应用，如处理废水、大气污染物等。
2. 光催化：纳米二氧化铈的光催化性能优秀，可以将光能转化为化学能，对污染物进行光解和氧化分解，具有很好的应用前景。
3. 生物医学领域：纳米二氧化铈对生物体无毒无害，且具有优越的生物相容性，在医学影像、表面修饰、肿瘤治疗等方面被广泛研究。
4. 光电子学：纳米二氧化铈在光电子学领域也有广泛的应用，如太阳能电池、白光发光二极管等。
5. 陶瓷材料：纳米二氧化铈可以制备高性能的陶瓷材料，如高温超导材料、氧化铝陶瓷等。
6. 其他领域：纳米二氧化铈还可以应用于电化学传感器、涂料、催化剂、燃料电池、生物传感器等方面。
纳米二氧化铈的制备方法研究
纳米二氧化铈的制备方法研究纳米二氧化铈是一种具有广泛应用前景的纳米材料，具有优异的光催化、电化学和生物学特性。
其制备方法对其性能和应用具有重要影响。
目前，常见的制备纳米二氧化铈的方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、热分解法、水热法、气相沉积法等。
下面将分别介绍这几种方法的制备过程和特点。
溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米二氧化铈的方法。
其制备过程包括以下几个步骤：首先将铈盐与适量的溶剂混合搅拌，形成溶胶；然后将溶胶加热或蒸发，使其凝胶化；最后将凝胶热处理，得到纳米二氧化铈。
这种方法制备的纳米二氧化铈具有较高的纯度和较小的颗粒尺寸，但制备过程较为繁琐，需要控制多个参数。
沉淀法是另一种常用的制备纳米二氧化铈的方法。
其制备过程包括以下几个步骤：首先将铈盐与沉淀剂混合，形成沉淀物；然后将沉淀物过滤、洗涤、干燥，最终得到纳米二氧化铈。
这种方法制备的纳米二氧化铈成本较低，但颗粒尺寸较大，形貌不均匀。
热分解法是制备纳米二氧化铈的一种简单高效的方法。
其制备过程包括以下几个步骤：首先将铈盐在高温条件下热分解，生成氧化铈；然后控制气氛和温度，使氧化铈晶化形成纳米颗粒。
这种方法制备的纳米二氧化铈具有较小的颗粒尺寸和较高的比表面积，但制备过程中需要严格控制反应条件。
水热法是一种制备纳米二氧化铈的环境友好的方法。
其制备过程包括以下几个步骤：首先将铈盐和沉淀剂在高温高压的水溶液中反应，形成纳米二氧化铈；然后将反应物过滤、干燥，最终得到纳米二氧化铈。
这种方法制备的纳米二氧化铈颗粒尺寸均匀，且制备过程较为简单，但制备条件较严格。
气相沉积法是制备纳米二氧化铈的一种新型方法。
其制备过程包括以下几个步骤：首先将铈源气体和氧气气体在高温条件下反应，形成氧化铈气体；然后将氧化铈气体沉积在基底上，形成纳米二氧化铈。
这种方法制备的纳米二氧化铈具有较高的纯度和较小的颗粒尺寸，但制备设备较为昂贵。
综上所述，纳米二氧化铈的制备方法有多种，每种方法都有其独特的优点和局限性。
纳米二氧化铈的化学制备方法及应用研究
纳米二氧化铈的化学制备方法及应用研究
纳米二氧化铈是一种具有广泛应用前景的纳米材料，其制备方法和应用研究备受关注。
本文将从化学制备方法和应用研究两个方面进行探讨。
一、化学制备方法
纳米二氧化铈的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法，其步骤包括：将金属盐溶解在适当的溶剂中，加入适量的络合剂和表面活性剂，形成溶胶；将溶胶在适当条件下凝胶化，形成凝胶体；将凝胶体进行干燥和煅烧，得到纳米二氧化铈。
该方法制备的纳米二氧化铈具有较高的比表面积和较好的分散性，适用于催化剂、传感器等领域。
二、应用研究
1. 催化剂
纳米二氧化铈具有良好的催化性能，可用于催化剂的制备。
研究表明，纳米二氧化铈催化剂在甲烷燃烧、VOCs催化氧化、CO氧化等反应中具有较高的催化活性和稳定性。
此外，纳米二氧化铈还可用于柴油氧化催化剂、汽车尾气净化催化剂等领域。
2. 传感器
纳米二氧化铈具有较高的比表面积和较好的化学稳定性，可用于传感器的制备。
研究表明，纳米二氧化铈传感器在气体传感、湿度传感、生物传感等领域具有广泛应用前景。
例如，纳米二氧化铈可用于气体传感器的制备，用于检测CO、NO2等有害气体。
3. 其他应用
纳米二氧化铈还可用于储氢材料、光催化材料、电化学材料等领域。
例如，纳米二氧化铈可用于储氢材料的制备，用于解决氢能源的储存问题。
纳米二氧化铈的化学制备方法和应用研究具有广泛的应用前景，未来将有更多的研究和应用。
氧化铈与氧化铜微纳米结构的复合组装和性能研究毕业论文
前言随着科技的不断进步与发展，催化化学一直是研究领域的一大热点，其关键在于将新生的微纳米材料运用到一系列的化学变化研究中。
研究发现，催化材料的微观形貌对催化反应的活性和选择性均有着强烈的影响，例如，Co3O4纳米材料常用于催化CO氧化[1,2]、烃类燃烧[3]，其催化性能大都与Co3O4粒子尺寸有关；直径为200 nm，长为30~40 μm的CeO2纳米管催化CO氧化的反应速率(200 ℃)是其纳米粒子的400倍[4]。
近年来，科研人员对纳米材料形貌的可控合成与其催化活性方面的研究进行了大量的实验探究，在获得形貌规整、粒径均匀的微纳米粉体基础上，使其独特的形貌效应、结构效应在实际技术中得到应用，一直是各研究领域的重要研究方向。
而复合多级结构作为纳米材料的一种经典构型深受关注。
复合多级结构一般由中心的核以与包覆在外部的壳组成。
外壳部分可由多种材料组成，包括有机高分子、无机物等。
复合多级结构一般为圆形粒子，也可以是其它形状，往往需要借助于实验条件的可控性制备不同形貌的结构，达到不同的催化效应。
CuO、CeO2均为重要稀土金属化合物，凭借其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在磁学、光学、电学、敏感性等方面表现出较好的特性，尤其在催化领域，更具有独特的性质和优点。
例如，对CO的催化氧化既具有较高的选择性，又可在低温下氧化。
因而得到了广泛的认可，成为催化研究中的焦点。
基于此，本文通过水热法制备出CuO微球，在具有多级结构的CuO微球的表面，通过吸附-沉淀法得到CuO-CeO2复合多级结构微球，综合了二者在催化方面的有点，相互补充了其单独一种使用时的不足之处。
1 文献综述1.1 氧化铈的制备与应用1.1.1氧化铈的结构特征CeO2是一种略带黄色的疏松粉末，无毒无臭，熔点2600 ℃；具有萤石型(CaF2)晶体结构，属于立方晶系。
由于Ce具有+3和+4两种化合价，其氧化物呈现出独特的结构从而受到人们的广泛关注。
纳米氧化铈_锌复合材料制备及其性能研究
第4期2006年12月 常州轻工职业技术学院学报Changzhou Instit ute of Light Indust ry Technoloy纳米氧化铈/锌复合材料制备及其性能研究王 乾(江苏常州轻工职业技术学院 江苏常州 213164) 〔摘 要〕:采用高能球磨法制备了纳米CeO2/Zn复合粉末,用粉末冶金真空热压烧结制备了纳米CeO2/Zn复合材料块体,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等测试分析手段,对复合粉末、块体组织结构进行了研究。
并研究比较了不同纳米CeO2含量的锌复合材料的耐蚀性和硬度,找出了耐蚀性和硬度最好时CeO2的最佳含量范围。
结果表明,纳米CeO2颗粒的加入能显著提高金属的耐蚀性、硬度和金属结构的致密均匀性。
并于纳米CeO2含量在1%时显示了最佳的耐蚀性、硬度和微观组织结构。
〔关键词〕:高能球磨 纳米氧化铈 耐蚀性 硬度Study on Preparation and Properties of N ano-CeO2/Z n CompositesW ang Q ian(Changzhou Instit ute of Light Indust ry technology Changzhou Jiangsu 213164) 〔Abst ract〕:The nanocompo site powders and nanocomposite materials of CeO2/Zn was prepared by high energy ball milling and vacuum hot p ressed calcinations of powder metalurgy,respectively. The micro st ruct ure was investigated by XRD and FESEM.The comparison of t heir corrosion resist2 ance and hardness in different amount of nano-CeO2was performed,and t he optimal amount of nano -CeO2was found.The result s show t hat metal corrosion resistance,hardness and t he density of met2 al st ruct ure can be imp roved significantly in p resence of metal wit hin nano-CeO2,and t he optimal corro sion resistance,hardness and micro st ruct ure was found in1%amount of nano-CeO2. 〔Key words〕:high energy ball milling nano-CeO2 corrosion resistance hardness 近年来,伴随着冷轧带钢的飞速发展,热镀锌镀层获得了大规模的应用。
铈基复合微纳材料的可控合成及其催化性能研究
铈基复合微纳材料的可控合成及其催化性能研究目前,大气污染已成为全球最亟待解决的难题之一,减少或控制CO等环境污染型气体的排放是大气污染治理中极为重要的一项内容。
为了响应绿色化学的号召,关于有效去除CO气体方面的课题受到了国内外越来越广泛的关注。
作为一种重要的稀土氧化物,氧化铈(Ce02)已被普遍地应用在CO催化领域。
为拓展材料在CO催化领域中的应用,铈基复合微纳材料应运而生,其性质与结构本身活性位点的暴露密切相关。
本论文主要是以铈基复合微纳材料的可控制备及高效能CO催化研究为主线,从高比表面积材料的制备、表面元素组成的调控等化学改性方面展开了一系列的工作。
(1)获得高比表面积、均一孔径的Ce02纳米材料是CO催化研究的重点。
我们通过相对温和的水热方法制备了一种具有介孔结构的花状Ce02。
先在室温下通过调控反应底物的浓度制备出花状草酸铈前驱体,后在碱性水热环境中以H202为氧化剂原位转化生成了Ce02花状结构。
通过对产物生长机理的探讨发现了各种反应底物在产物生长过程中的作用和影响：草酸铈的形貌结构是由草酸和铈源的配比直接决定的；碱性环境是适量H202将草酸铈原位转化为Ce02,且保持花状结构不变的的前提。
通过N2吸附脱附测试表明采用水热原位转化得到的具有介孔结构的Ce02产物比表面积约为147.6 m2/g,而通过煅烧草酸铈得到的Ce02只有94.8 m2/g。
在CO催化测试中,采用水热原位转化得到的介孔Ce02结构在293℃时达到100%转化,而此温度下煅烧法所得产物的CO转化率仅为40%。
(2)在有机醇和水辅助的溶剂热体系中,选用过渡金属离子掺杂对Ce02结构进行改性修饰。
通过改变CuCl2溶液的浓度成功制备了一系列不同Cu/Ce摩尔比的纳米球。
随着结构中Cu/Ce摩尔比的增加,纳米球从最初的实心结构过渡为核壳,再逐渐变为空心结构,尺寸逐渐减小,比表面积随之增加。
研究表明,Cu2+的加入不仅加快了成核速率和后续的奥氏熟化过程,而且也成功提高了产物的还原能力和CO催化氧化性能,Cu/Ce摩尔比为4.15%的产物在215℃时CO转化率为100%,为纯相Ce02产物的3倍。
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(C n H m)和氮氧化物(NO x)）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NO x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。
高纯度纳米氧化铈制备
高纯度纳米氧化铈制备以高纯度纳米氧化铈制备为题，本文将介绍高纯度纳米氧化铈的制备方法及其应用领域。
一、高纯度纳米氧化铈的制备方法1. 溶剂热法：这是一种常用的制备高纯度纳米氧化铈的方法。
首先，将铈盐与适量的溶剂混合，加热至一定温度并搅拌，使溶液中的铈盐充分溶解。
然后，通过改变反应条件，如温度、反应时间等，控制氧化铈的粒径和形貌。
2. 水热法：水热法是另一种制备高纯度纳米氧化铈的常用方法。
该方法利用水热反应在高温高压条件下合成氧化铈纳米颗粒。
通过控制反应条件，如反应温度、反应时间等，可以调节氧化铈的粒径和形貌。
3. 碳热还原法：碳热还原法是一种较为简单且经济的制备高纯度纳米氧化铈的方法。
首先，将铈盐与适量的碳源混合，并加热至一定温度，使铈盐发生还原反应生成氧化铈纳米颗粒。
通过改变反应条件，如温度、反应时间等，可以控制氧化铈的粒径和形貌。
二、高纯度纳米氧化铈的应用领域1. 催化剂：高纯度纳米氧化铈具有较高的表面积和活性，能够提供更多的活性位点，因此在催化剂领域有广泛的应用。
它可以作为三元催化剂的重要组成部分，用于汽车尾气净化、有机废气处理等领域。
2. 燃料电池：高纯度纳米氧化铈可以作为燃料电池的重要组成部分，用于催化氧气还原反应。
其高活性和良好的电化学性能可以提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 光催化剂：高纯度纳米氧化铈具有较窄的能隙和较高的光催化活性，可以吸收可见光并产生活性氧物种，用于光催化降解有机污染物、水分解制氢等领域。
4. 生物医学应用：高纯度纳米氧化铈在生物医学领域有广泛的应用。
它可以作为药物载体，用于药物的控释和靶向输送。
此外，高纯度纳米氧化铈还可以用于生物成像、磁共振成像等领域。
总结：高纯度纳米氧化铈的制备方法多种多样，可以通过溶剂热法、水热法、碳热还原法等方法制备。
高纯度纳米氧化铈在催化剂、燃料电池、光催化剂、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
通过不断优化制备方法和提高材料性能，高纯度纳米氧化铈在未来将有更广阔的应用空间。
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氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究
氧化铈纳米复合催化材料的制备和电化学性能研究
一、引言
氧化铈是一种重要的催化剂，其广泛应用于环境保护、能源转化等领域。
然而，纯氧化铈的催化性能有待改进，因此研发氧化铈纳米复合催化材料成为研究的热点之一。
本文将重点探讨氧化铈纳米复合催化材料的制备方法以及其在电化学性能方面的研究进展。
二、氧化铈纳米复合催化材料的制备方法
1. 模板法
模板法制备氧化铈纳米复合催化材料，通常通过选择合适的模板来控制所得纳米材料的形貌和尺寸。
常用的模板包括有机聚合物、胶体颗粒等。
通过将氧化铈前体溶液沉积在模板上，并经过煅烧步骤，可以得到具有高比表面积和特定形貌的氧化铈纳米复合催化材料。
2. 水热法
水热法以水为溶剂，在高温高压条件下制备氧化铈纳米复合催化材料。
通过调节水热反应条件，如温度、反应时间和反应物浓度等，可以控制所得纳米材料的形貌和尺寸。
此外，水热法还可以与其他制备方法相结合，如模板法和共沉淀法等，以制备具有特定结构和性质的氧化铈纳米复合催化材料。
3. 共沉淀法
共沉淀法是制备氧化铈纳米复合催化材料的常用方法之一。
通过将氧化铈前体溶液和其他金属离子溶液在碱性条件下混合，并加热搅拌，使反应物共沉淀形成氧化铈纳米复合催化材料。
该方法具有简单、易操作等优点，且可以制备多种不同的氧化
铈纳米复合催化材料。
三、氧化铈纳米复合催化材料的电化学性能研究
1. 催化活性研究
氧化铈纳米复合催化材料在催化反应中具有出色的催化活性。
例如，氧化铈纳米复合催化材料在催化有机废水降解、气体净化等方面表现出良好的效果。
研究人员发现，氧化铈纳米复合催化材料的催化活性与其特定的晶体结构和表面活性位有关。
因此，进一步研究氧化铈纳米复合催化材料的晶体结构和表面活性位分布对于改善其催化活性具有重要意义。
2. 电催化性能研究
氧化铈纳米复合催化材料还具有良好的电催化性能，可以应用于能源领域。
例如，氧化铈纳米复合催化材料可作为电化学催化剂用于燃料电池和电解水器等设备中。
此外，氧化铈纳米复合催化材料还可作为超级电容器电极材料，具有较高的比电容和良好的循环稳定性。
因此，对氧化铈纳米复合催化材料的电催化性能进行深入研究，有助于其在能源领域的应用。
四、结论
氧化铈纳米复合催化材料作为一种具有出色催化性能和电催化性能的材料，受到了广泛的研究关注。
通过模板法、水热法和共沉淀法等不同制备方法，可以获得具有特定形貌和尺寸的氧化铈纳米复合催化材料。
此外，在催化活性和电催化性能方面的研究进展，为进一步改进氧化铈纳米复合催化材料的性能提供了指导和启示。
随着研究的深入，相信氧化铈纳米复合催化材料将在未来的环境保护和能源转化等领域发挥更重要的作用
综上所述，氧化铈纳米复合催化材料在催化有机废水降解和气体净化等方面表现出良好的效果。
其催化活性与晶体结构
和表面活性位的特定分布密切相关。
此外，氧化铈纳米复合催化材料还具有良好的电催化性能，可应用于燃料电池、电解水器和超级电容器等设备中。
通过不同制备方法可以获得具有特定形貌和尺寸的氧化铈纳米复合催化材料。
未来的研究将进一步改进氧化铈纳米复合催化材料的性能，使其在环境保护和能源转化等领域发挥更重要的作用。