溶胶-凝胶法制备氧化铈粉体及其对晶粒度的影响
溶胶—凝胶法制备双掺杂二氧化铈基电解质最佳条件的研究
溶胶—凝胶法制备双掺杂二氧化铈基电解质最佳条件的研究摘要：本文主要针对掺杂Zr4+的CeO2基电解质材料进行研究，并引入了第二种掺杂离子Sc3+，以期望能进一步改善其电性能。
文中分析了该两种元素不同掺杂比例微观性质及热过程的影响，并对产生这些差异的原因进行了初步探讨。
文中采用溶胶-凝胶法制取双掺杂的CeO2基电解质粉体，并对其最佳条件作了详细的分析。
关键词：双掺杂Sc，Zr CeO2基电解质溶胶-凝胶法许多研究者对CeO2 进行了多掺杂研究，基本思想是在二元体系的基础上加入第三组元，希望用少量的第三组元金属氧化物来部分取代第二组元。
目前有关资料已证明了一些特定元素的三元体系电导率要高于二元体系的电导率。
人们开始对Sc/Zr/Ce混合材质的电导率材料给予了很高的关注。
因为Sc3+的引入可以增加氧空位，从而改善电导率，且对固溶体的形成起到一定的促进作用。
一、实验步骤1.按物理方法相映的摩尔比称取前7个试验的硝酸物；2、按0.5mol＼L的比例配置母液；3、配置0.2mol＼L的柠檬酸；4、把柠檬酸与金属离子按以下比例[0.5-1.0]、[1.0-1.5]、[1.5-2.0]、[2.0-2.5]混合。
5、静置待混合均匀；6、加入氨水调节PH在以下几个区间[1-2]、[2-3]、[3-4]、[4-5]、[5-6]、[6-7]、[7-8]；8、水域加热80℃，6小时，至凝胶状态；9、200℃低温燃烧，分析其热过程；10、用固相法制备6-7同样组分的粉末，并进行对比分析；11、通过以上实验步骤找出实验的最佳条件。
二、试验讨论1.柠檬酸（CA）可以对金属离子（Mn+）起络合作用，在水分蒸发过程中不会以沉淀或硝酸盐的形式析出。
柠檬酸分子结构中有三个羧基和一个羟基，在不同的pH值条件柠檬酸的电离程度不一样，在溶液中柠檬酸的电离情况如下：电离常数Ka1=7.4×10-4，Ka2=1.7×10-5，Ka3=4.0×10-7。
超细氧化铈粉体的合成及粒度控制
超细氧化铈粉体的合成及粒度控制摘要：为了一步合成超细CeO2粉末，本文用碳酸氢铵溶液作沉淀剂，使用共流沉淀法合成CeO2的前驱体，前驱体经低温烘干、高温煅烧后得到CeO2超细粉末，同时研究了各种影响因素对CeO2粉末粒度的影响。
结果表明，加入一定量适当的分散剂可以有效控制CeO2粉末的粒度；同时料液浓度、沉淀剂的浓度、煅烧温度、保温时间均对CeO2粉末的粒度有较大影响。
通过实验，给出了优化的工艺参数，按此工艺可以直接合成粒度为0.115μm的CeO2粉末。
关键词：超细CeO2粉末；合成工艺；粒度；稀土我国稀土储量居世界之首，其中铈约占稀土总量的50％，因此，开发铈基功能材料具有重要意义。
氧化铈是一种廉价且用途极广的材料，例如用于发光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃抛光剂、紫外吸收等领域[1，2]。
由于氧化铈的粒度和纯度都将大大影响有关材料的性质，因此，加强高纯度、高细度氧化铈的研究开发是非常必要的。
围绕纳米CeO2粉体的制备方法已有许多文献报道，提出和实践了一些合成方法，其主要有：化学沉淀法[3]、硬脂酸凝胶法[4]、固相反应法[5]、溶胶－凝胶法[6]等。
本文使用碳酸氢铵为沉淀剂，用共流沉淀法制备了氧化铈超细粉体，并重点研究了添加剂、温度等因素对氧化铈粒度的影响。
.1 实验1.1 样品制备实验试剂主要有：氯化铈(CeCl3)液，工业纯，甘肃稀土集团公司生产；碳酸氢铵（NH4HCO3），农用级，宁夏中卫化工有限公司生产。
按实验要求量取一定量的氯化铈(CeCl3)液，按比例称取一定量的碳酸氢铵（NH4HCO3与氧化铈的重量比为1.5：1），用纯水溶成一定浓度的溶液后，用蠕动泵匀速地加入到溶有分散剂的烧杯中，所得沉淀物经洗涤、过滤，将前驱物在80～100℃条件下烘干，使之分散，置于高温炉中800～1000℃煅烧3～5h，即可得所需氧化铈粉末。
1.2 样品测试粒度测试用LS－601型（珠海欧美克）激光粒度分析仪；比表面积用ST－08比表面积仪（北京分析仪器厂）测定。
纳米SiO2溶胶的制备工艺条件研究
纳米SiO2溶胶的制备工艺条件研究随着生活水平的提高，人们对衣物的服用性能提出了更高的要求，不仅要求美观，还要求多功能，所以，赋予织物多功能性是近年来的研究热点。
纳米功能材料及纳米技术已成为世界各国的研究热点，把纳米技术和纺织品结合起来，将会使纺织品多功能化，提高其附加值，带来巨大的经济价值。
很多研究着重于有半导体结构性能的金属氧化物如二氧化钛、氧化锌、二氧化硅等纳米材料在抗紫外线、抑菌等方面的效果。
如德国的B.Mathlig 将阳离子或阴离子改性的二氧化硅纳米溶胶涂覆于 PVC 材料上，聚合物材料的表面电阻从 1013 降到 107，用含全氟烷基的二氧化硅纳米溶胶涂覆纤维，纤维的疏水疏油性增加。
溶胶- 凝胶法是通过金属盐或醇盐完全水解后产生无机水合金属氧化物，水解产物与电解质(酸或碱)进行胶溶而形成溶胶。
胶溶是静电作用引起的，向水解产物中加入胶溶剂(酸或碱)，H+或OH-吸附在粒子表面，反应离子在液相中重新分布，表面形成的双电层使粒子间产生相互排斥作用，当排斥力粒子间的吸引力时，聚集的粒子分散成小粒子形成溶胶。
这种溶胶转化成凝胶时，胶粒聚集在一起形成网络，胶粒间的相互作用力是静电力(包括氢键)和范德华力。
溶胶- 凝胶法制备纳米二氧化硅是1 种重要的方法，在纺织方面的应用较少，但是根据其原理，可用于织物的固色处理，对脱胶后或染色后的蚕丝织物进行浸轧整理，研究纳米二氧化硅溶胶对各项性能的影响，以提高蚕丝织物的增重率、拒水拒油性、色牢度等，改善真丝纤维的服用性能。
溶胶- 凝胶法制备纳米SiO2影响因素较多，pH 对凝胶化时间和晶粒大小的影响较大，水解度对凝胶时间和粒径有影响，溶剂对凝胶时间和粒径有影响。
本文研究了制备纳米 SiO2的这 3 个影响因素，以确定最佳工艺条件。
1 试验1.1 药品及仪器药品：硅酸四乙酯，KH-560，无水乙醇，蒸馏水，氯化铵，稀盐酸等。
仪器：磁力搅拌机，数显酸度计，电热恒温鼓风干燥箱，数显恒温水浴锅，电子天平等。
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》
《溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料及其应用研究》一、引言随着纳米技术的飞速发展，纳米材料因其独特的物理、化学性质和优异的应用性能而备受关注。
其中，纳米SiO2材料因其高比表面积、良好的化学稳定性和优异的机械性能，在诸多领域具有广泛的应用。
本文将重点介绍溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料的工艺流程、材料特性及其应用研究。
二、溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料1. 原料与设备溶胶-凝胶法制备纳米SiO2材料所需原料主要为硅源（如正硅酸乙酯）、溶剂（如乙醇）、催化剂（如氨水）等。
设备包括搅拌器、烘箱、马弗炉等。
2. 制备工艺（1）将硅源、溶剂和催化剂按一定比例混合，进行搅拌，形成均匀的溶胶体系。
（2）将溶胶体系置于一定温度下进行陈化，使溶胶逐渐转变为凝胶状态。
（3）将凝胶进行干燥、热处理，得到纳米SiO2材料。
3. 材料特性通过溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2材料具有高比表面积、良好的化学稳定性、优异的机械性能和良好的生物相容性等特性。
此外，通过调整制备过程中的工艺参数，可以实现对纳米SiO2材料粒径、形貌和孔隙结构的调控。
三、纳米SiO2材料的应用研究1. 催化剂载体纳米SiO2材料具有较高的比表面积和良好的化学稳定性，可作为催化剂载体，提高催化剂的活性和选择性。
在许多化学反应中，如烃类氧化、加氢等反应中，纳米SiO2作为催化剂载体得到了广泛应用。
2. 复合材料制备纳米SiO2材料可与其他材料复合，制备出具有优异性能的复合材料。
例如，与聚合物复合制备高性能复合材料，用于航空航天、生物医疗等领域。
此外，纳米SiO2还可与金属、陶瓷等材料复合，制备出具有特殊功能的复合材料。
3. 生物医学应用纳米SiO2材料具有良好的生物相容性和低毒性，在生物医学领域具有广泛的应用。
例如，可用于药物载体、生物成像、组织工程等领域。
通过表面修饰等技术，可提高纳米SiO2材料在生物体内的稳定性和生物利用度。
四、结论溶胶-凝胶法是一种制备纳米SiO2材料的有效方法，具有工艺简单、成本低廉、可调控性强等优点。
《纳米氧化铈制备及其粒度控制的研究》
《纳米氧化铈制备及其粒度控制的研究》一、引言随着纳米科技的不断发展和应用，纳米材料在诸多领域展现出卓越的性能和广阔的应用前景。
纳米氧化铈作为一种典型的纳米材料，因其具有优异的物理、化学性质，被广泛应用于催化剂、传感器、太阳能电池等领域。
因此，研究纳米氧化铈的制备方法及其粒度控制具有重要的科学意义和应用价值。
本文将就纳米氧化铈的制备方法以及粒度控制进行研究，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、纳米氧化铈的制备方法纳米氧化铈的制备方法主要包括物理法和化学法。
物理法主要包括蒸发冷凝法、机械粉碎法等，而化学法则包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等。
其中，化学法因其操作简便、成本低廉等优点，成为制备纳米氧化铈的主要方法。
（一）溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米氧化铈的方法。
该方法以稀土硝酸盐为原料，通过控制溶液的pH值、温度等条件，使溶液中的稀土离子与碱性物质发生反应，生成凝胶状的氧化铈前驱体。
经过干燥、煅烧等处理后，得到纳米氧化铈。
（二）沉淀法沉淀法是一种简单易行的制备纳米氧化铈的方法。
该方法通过在含有稀土离子的溶液中加入沉淀剂，使稀土离子与沉淀剂发生反应生成沉淀物。
经过洗涤、干燥、煅烧等处理后，得到纳米氧化铈。
（三）水热法水热法是一种利用高温高压水溶液制备纳米氧化铈的方法。
该方法将稀土离子溶液置于高压反应釜中，在高温高压的条件下进行水热反应，生成氧化铈晶体。
经过洗涤、离心等处理后，得到纳米氧化铈。
三、粒度控制的研究粒度是影响纳米氧化铈性能的重要因素之一。
因此，研究纳米氧化铈的粒度控制具有重要的意义。
粒度控制的方法主要包括改变制备条件、添加表面活性剂等。
（一）改变制备条件制备条件对纳米氧化铈的粒度有着重要的影响。
通过调整溶液的pH值、温度、浓度等条件，可以有效地控制纳米氧化铈的粒度。
例如，在溶胶-凝胶法中，提高反应温度或降低溶液的pH 值可以减小纳米氧化铈的粒度。
（二）添加表面活性剂表面活性剂是一种有效的粒度控制剂。
抛光粉 氧化铈
抛光粉氧化铈一、简介抛光粉是一种用于金属、塑料、石材等材料的表面抛光和修复的材料。
而氧化铈是一种常用于抛光粉中的重要成分。
本文将深入探讨抛光粉中的氧化铈的特性及其在抛光过程中的应用。
二、氧化铈的特性2.1 物理特性1.颜色：氧化铈呈黄色至白色。
2.晶体结构：氧化铈晶体结构为立方晶系，具有高度有序的结构。
3.密度：氧化铈的密度约为7.13 g/cm³。
2.2 化学特性1.化学稳定性：氧化铈具有较高的化学稳定性，在大多数常见酸和碱中都不容易溶解。
2.氧化还原性：氧化铈是一种重要的氧化剂，可参与氧化还原反应。
3.热稳定性：氧化铈在高温下仍具有较好的稳定性，适用于高温抛光过程。
三、抛光粉中氧化铈的应用3.1 抛光粉的分类根据不同的需求和材料，抛光粉可以分为多种类型，常见的有钢链抛光粉、钢陶瓷抛光粉、树脂抛光粉等。
我们将重点关注含有氧化铈的抛光粉。
3.2 氧化铈在抛光粉中的作用氧化铈在抛光粉中担当着重要的角色，主要有以下作用：1.硬度调节：氧化铈可以调节抛光粉的硬度，使其适用于不同硬度的材料的抛光过程。
2.表面平整度：氧化铈颗粒的尺寸和形状可以影响抛光后材料的表面平整度。
3.清洁效果：氧化铈作为氧化剂，能够有效去除被抛材料表面的污渍和氧化层。
4.光亮度提升：氧化铈在抛光过程中能够提升材料的光亮度，增加其视觉效果。
四、抛光粉中氧化铈的制备方法4.1 化学合成法1.溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶反应制备氧化铈颗粒。
2.水热合成法：在高温高压条件下，在水溶液中合成氧化铈颗粒。
4.2 物理制备法1.气相沉积法：通过高温蒸发或等离子喷雾等方法，在气相条件下制备氧化铈粉末。
2.燃烧法：通过将金属铈或其化合物与氧化剂在高温条件下反应，生成氧化铈颗粒。
五、抛光粉氧化铈的应用领域5.1 金属抛光1.不锈钢抛光：氧化铈作为抛光粉的成分之一，在不锈钢表面抛光中起到了关键作用，能够使不锈钢表面光亮度得到提升。
2.铝制品抛光：氧化铈作为抛光粉的成分，能够去除铝制品表面的氧化层，使其表面更加光滑。
溶胶_凝胶法制备纳米二氧化铈的工艺研究_刘志平
32
无机盐工业 第 40卷第 11期
看出 , 随着柠檬酸加入量 的增多 , 成 胶时间逐渐变 短 , 表明柠檬酸的加入有利于成胶 , 而且能使成品的 粒径减小 。 这主要是由于凝胶的形成是水解聚合的 过程 , 而柠檬酸是多齿配体 , 有利于聚合反应 。 但柠 檬酸的过多加入 , 导致凝胶中游离柠檬酸增多 , 不利 于凝胶最终的焙烧分解以获得二氧化铈纳米粒子 , 所以当 n(Ce3+)/n(C6 H8 O7 ) =1∶4时 , 粒径反而增 大了 。 因此选用 n(Ce3+)/n(C6 H8 O7 ) =1∶3作为 最佳的 投料比 。 图 1 为不 同 n(Ce3 +)/n(C6 H8 O7 ) 所得样品的 XRD谱图 。从图 1可知 , 随着柠檬酸加 入量的增多 , 获得的二氧化铈粒子结晶程度变差 。
由以上实验可以看出 , 使用微波聚合聚磷酸铵 的反应条件更加温和 , 同时得到的产品聚合度更高 。
3 实验结论
1)采用马弗炉加热聚合聚磷酸铵的最优条件 : 反应温度为 250 ℃, 反应时间为 1.5 h, 得到产品中 五氧化 二磷 质量 分 数为 69.51%, 氮 质量 分 数为 13.51%, 聚合度为 25。 2)采用微波反应器聚合聚 磷酸铵的最优条件 :反应温度为 200 ℃, 反应时间为 40 min, 得 到 产 品 中 五 氧 化 二 磷 质 量 分 数 为 69.05%, 氮 质 量 分 数 为 14.13%, 聚 合 度 为 38。 3)比较马弗炉加热和微波反应 的最优条件可以看 出 , 微波可以强化聚磷酸铵的聚合 , 可以在更温和的
收稿日期 :2008 -06 -11 作者简介 :刘志平 (1974— ), 男 , 博 士 , 主要 从事功 能材料 的制备
固体氧化物燃料电池,氧化铈基隔离层及其制备方法
在固体氧化物燃料电池（SOFC）中，氧化铈基隔离层（ECL）是至关重要的一部分，它可以有效阻止氧化还原反应中的氧离子传输，并提高电池的稳定性和效率。
氧化铈基材料因其高氧离子导电性、化学稳定性和热稳定性而成为制备隔离层的理想选择。
在本篇文章中，我们将从SOFC的基本原理出发，深入探讨氧化铈基隔离层及其制备方法，以便更全面地了解这一关键技术。
一、固体氧化物燃料电池（SOFC）的基本原理1.1 SOFC的结构和工作原理SOFC是一种高温燃料电池，通常由阳极、阴极和电解质层组成。
在SOFC工作时，燃料气体（如氢气、甲烷等）在阳极部分发生氧化反应，产生电子和负载氢离子。
负载氢离子通过电解质层传输到阴极部分，在阴极部分与氧气发生还原反应，释放出电子。
这些电子在外部负载中流动，从而产生电能。
1.2 SOFC的优势和应用前景SOFC具有高能量转换效率、燃料灵活性、低污染排放等优点，因此在电力、汽车和航空航天等领域有着广泛的应用前景。
然而，在实际应用中，SOFC的稳定性和寿命受到氧化还原反应中氧离子输运的限制。
研究氧化铈基隔离层成为提高SOFC稳定性和效率的重要途径。
二、氧化铈基隔离层的作用和性能要求2.1 隔离层的作用氧化铈基隔离层的主要作用是限制氧离子在SOFC阳极和阴极之间的传输，防止氧还原反应的电子-离子耦合和氧化层的形成，从而提高SOFC的稳定性和寿命。
2.2 隔离层的性能要求氧化铈基隔离层需要具有高氧离子电导率、化学稳定性、热稳定性和良好的力学性能，以适应高温、高压和复杂气氛的工作环境。
三、氧化铈基隔离层的制备方法3.1 固相反应法固相反应法是制备氧化铈基隔离层的传统方法，通常采用氧化铈粉末和其他金属氧化物混合，通过固相反应得到氧化铈基隔离层材料。
3.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备氧化铈基隔离层的新方法，通过溶胶溶液的制备和凝胶成型过程得到氧化铈基隔离层材料，具有制备工艺简单、控制精度高等优点。
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广东
化工
３７
ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ
溶胶．凝胶法制备氧化铈粉体及其对晶粒度的影响
李德贵，甘红梅
（百色学院物理与电信工程系，广西百色５３３０００） ［摘要］实验采用以柠檬酸为配体的溶胶－凝胶法制备二氧化铈粉体，并研究了硝酸铈和柠檬酸的配比、硝酸铈浓度、成胶温度、焙烧温度
及时间对其成胶时间及晶粒度的影响。结果表明：在硝酸铈与柠檬酸的物质的量之比为１：２、Ｃｅ（Ｎ０３）３的物质的量浓度为０．５ ｍｏｌ／Ｌ、成胶温度 ６０℃、成胶时间１６ ｈ，５００℃下焙烧３ ｈ的条件下，可制备晶粒度为２２．５ ｎｌＴｌ的二氧化铈粉体。 ［关键词］溶胶－凝胶法：二氧化铈：柠檬酸 ［中图分类号］ＴＢ３４ ［文献标识码” ［文章编号］１００７・１８６５（２０１４）０６—００３７－０２
由表２可以看出，随着硝酸铈浓度的增加，形成胶体所需的 时间减小，但粉体晶粒粒径增大。当Ｃｅ（Ｎ０３）３的浓度为０．１ ｍｏｌ／Ｌ， 溶胶形成所需时间为２４小时，二氧化铈粉体的晶粒粒径为１５．２ ｎ／ｌｌ；当Ｃｅ（Ｎ０３）３的浓度增加到１．０ ｍｏｌ／Ｌ时，溶胶形成所需时间 仅为９小时，二氧化铈粉体的晶粒粒径增加到４２．７ ｎｍ。这是由 Ｃｅ（Ｎ０３）３在溶液中的分散性决定的，浓度大时，ｃｅ原子在溶胶或
ａｓ
ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｅｒｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ａｎｄ ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｒｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ
由表４可以看出，不同的焙烧温度及焙烧时间对二氧化铈粉 体的晶粒大小有很大影响。焙烧温度越高、焙烧时间越长，晶粒 生长越大。因此，在需要减小晶粒尺寸时，应尽量使用低温短时 间焙烧，焙烧温度能使凝胶分解形成二氧化铈即可，焙烧时间能 使凝胶完全分解即可。在焙烧温度５００℃、焙烧实践３ ｈ时，能 获得晶粒粒径仅为２２．５ ｎｎｌ的纯二氧化铈粉体。
ｎ（Ｃｅ３＋）：ｎ（Ｃ６Ｈ８０７）
１：１ ｌ：２ １：３ １：４
成胶时间／ｈ
２ｌ １６ １２ ８
晶粒粒径／ｎｍ
３４ ２ ห้องสมุดไป่ตู้２．５ １６．８ １２．６ Ｔａｂ．３
表３不同水浴温度下的成胶时间及ＣｅＯｚ晶粒粒径
Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｃｅ０２ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ
５３３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｃｅ０２ ｐｏｗｄｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌ—ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ，Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｏｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ， ｓｕｃｈ
参考文献
【１】李燕，高艳芳，刘俞辰，等．血红蛋白在二氧化铈修饰电极上的直接电 化学［Ｊ】．化学学报，２０１０，１２（６８）；ｌ １６１一ｌ １６６． ［２】郭锋，王晓东，宫继成．草酸盐沉淀法制备纳米Ｃｅ０２研究［Ｊ】．内蒙古 工业大学学报，２００８，２７（１）：２５．２９． ［３］吴红苗，刘静，杨学敏，等．燃烧剂对燃烧法合成Ｃｅ０２纳米粉体的影 响［Ｊ】．浙江大学学报（理学版）．２００９，３６（３）：３０９—３１１，３１７． ［４］Ｒｉｌｌ Ｃ，Ｂａｕｅｒ Ｍ，Ｂｅｒｔａｇｎｏｌｌｉ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ
１０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０
Ｔｗｏ－Ｔｈｅｔａ（ｄｅｇ）
温干燥箱、箱式电阻炉、电子天平、陶瓷研钵、陶瓷坩埚、量筒、
烧杯等。 １．２二氧化铈粉体的制备 称取一定量的硝酸铈晶体，以适量去离子水进行溶解，并稀 释成一定的浓度。在恒温水浴下边搅拌边加入柠檬酸，反应一定 时间后形成溶胶，将溶胶置于真空干燥箱干燥１２ ｈ，采用研钵磨 成粉体，移入坩埚并于马弗炉中高温焙烧，干凝胶焙烧后得到黄 色Ｃｅ０２粉体。 １．３二氧化铈晶粒度的计算 晶粒度的计算依据谢乐方程，如：Ｓｉｚｅ＝Ｋ２／（ＦＷ（Ｓ）ｘｃｏｓ（Ｏ））。 计算采用Ｊａｄｅ ６．０软件完成。首先，采用结晶完整无应力的 粗晶ｓｉ粉为样品制作仪器的半高宽补正曲线；其次，以步进扫描 的方式，采用铜靶，管电压４０ｋＶ，管电流１５０ｍＡ，步进宽度０．０２。，
图１硝酸铈和柠檬酸不同配比制各的二氧化铈ＸＲＤ图谱
Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆＣｅ０２
ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｅｒｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ａｎｄ ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ
八．＾
２６ ２８ ３０ ３２ ３４ ３６ ３８ ４０ ４２ ４４ ４６
．．／＼，；
每一步停留２秒进行ＸＲＤ图谱搜集，扫面范围为２６０～５００，包括
２８．５４９。、３３．０８３。、４７．４８６０三个主峰，经扣除背景、平滑、全谱拟 合后计算晶粒度大小。
４８ ５０
２结果与讨论
２．１硝酸铈和柠檬酸的配比对晶粒度的影响 实验采用溶胶．凝胶法制备二氧化铈粉体，在６０℃的水浴温 度下，采用Ｏ．５ ｍｏｌ／Ｌ Ｃｅ（Ｎ０３）３溶液，按硝酸铈与柠檬酸之比１：１、 ｌ：２、ｌ：３、ｌ：４等不同的配比进行试验，制备的凝胶在１２０℃
表２不同Ｃｅ（Ｎ０３）３浓度下的成胶时间及Ｃｅ０２的晶粒粒径
Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ
３结论
采用硝酸铈与柠檬酸反应制备二氧化铈的溶胶一凝胶法，经实 验研究表明：随着柠檬酸比例的增加，制备的二氧化铈粉体晶粒 粒径逐渐减小，同时成胶所需的时间也更少：随着硝酸铈浓度的 增加，形成胶体所需的时间缩短，但粉体晶粒粒径增大；水浴温 度对成胶时间及二氧化铈粉体的晶粒度影响很大，随着温度的升 高，所需的成胶时间缩短；焙烧温度越高、焙烧时间越长，晶粒 生长越大。在硝酸铈与柠檬酸配比为ｌ：２，硝酸铈浓度为０．５ ｍｏｌ／Ｌ，水浴温度６０℃，凝胶烘干温度１２０℃，在５００℃下焙烧 ３ ｈ的条件下，所制各二氧化铈粉体的晶粒粒径为２２．５ ｎｍ。
２．２
Ｔａｂ・４
表４焙烧温度及时间对Ｃｅ０２晶粒度的影响 Ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆＣｅ０２ ｉ．ｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｔｌｍｅ
Ｃｅ州０３）３浓度对二氧化铈晶粒度的影响
在６０℃水浴温度下，分别采用０．１ ｍｏｌ／Ｌ、０．５ ｍｏｌ／Ｌ、０．８ ｍｏｌ／Ｌ 和１．０ ｍｏｌ／Ｌ的ｃｅｍ０３）３溶液，按硝酸铈与柠檬酸配比为ｌ：２进 行试验，制备的凝胶在１２０℃进行干燥，５００℃进行焙烧３ ｈ。采 用ｘ射线衍射仪在２６０－５０。范围内对样品进行步进扫描，通过晶 粒度的计算，其晶粒粒径如表２所示。
ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ Ｃｅ０２ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
ｏｆｃｅｒｉｕｍ
２４ １６ １２ ９
ｎｉｔｒａｔｅ
序号
１ ２ ３ ４
ｎ（Ｃｅ３＋）／（ｍｏｌ・Ｌ－Ｉ）
０．１ ０．５ Ｏ．８ １．０
成胶时间／Ｉｌ
晶粒粒径／ｎｍ
１５．２ ２２．５ ３６．４ ４２．７
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序号 水浴温度／＊Ｃ 成胶时间，ｈ 晶粒粒径／ｎｍ
由图ｌ可以看出，不管硝酸铈与柠檬酸的配比如何，所制备 的二氧化铈粉体的ＸＲＤ图谱类似的，均是二氧化铈粉体，属于 立方结构，空间群为Ｆｍ．３ｍ（２２５）。由图２可以看出，硝酸铈和柠 檬酸不同配比制备的二氧化铈粉体ＸＲＤ图谱峰高和半高宽是不 同的，由此计算出相应的晶粒粒径也不同。根据表１可以看出， 硝酸铈与柠檬酸的配比对二氧化铈粉体的成胶时间及晶粒度影响 很大。随着柠檬酸比例的增加，制备的二氧化铈粉体晶粒粒径逐 渐减小，同时成胶所需的时间变短；当ｎ（Ｃｅ”）：ｎ（Ｃ６Ｈ８０７）＝１：４ 时，所需的成胶时间较短，仅为８ ｈ，晶粒粒径只有１２．６ ｎｌｎ，此 条件下，反应过程中的ｃｅ”被充分的分散。但当柠檬酸比例较低 时，由于ｃｅ”得不到充分的分散，导致成胶时间较长，晶粒粒径 变大。
【基金项目］广西教育厅科研立项项目（２０１１０６ＬＸ６１７）；百色学院一般科研项目删Ｊ（２０１ｌｒｄ３０２）
［作者简介］李德贵（１９８２．），男，贵州遵义人，硕士研究生，讲师，新型无机材料的制备与性能研究。
万方数据
广东化工
３８
ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ
２０１４年第６期 第４１卷总第２７２期
表１硝酸铈和柠檬酸不同配比下成胶时间及ＣｅＯ：的晶粒粒径
进行干燥，５００℃进行焙烧３ ｈ。所制备二氧化铈粉体的ＸＲＤ谱 图及２６。－５０。范围内对样品进行步进扫描的图谱如图ｌ、图２所示。 根据图２各样品在２６。～５０。范围内三个峰的图谱，可以计算出晶粒 度如表ｌ所示。
Ｉ
２
ｌ实验
１．１实验试剂及仪器 分析纯硝酸铈（ＣｅｆＮ０３）３・６Ｈ２０）、分析纯柠檬酸（ｃ６Ｈｓ０７・Ｈ２０）、 实验用水为去离子水。 日本理学株式会社生产的Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ全自动智能 Ｄ—ＭＡＸ／２６００型多功能ｘ．射线衍射仪、恒温水浴、直热式电热恒
【收稿日期］２０１４—０２—２３
Ｔｗｏ・Ｔｈｅｔａ（ｄｅｇ）
图２硝酸铈和柠檬酸不同配比制备的二氧化铈在２６０，－－５００范围
内的）【ｌｍ图谱
Ｆｉｇ．２
ＸＲＤ
ｐａｔｔｅｒｎｓ ｆｒｏｍ ２６。ｔｏ ５０。ｏｆ Ｃｅ０２ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｅｒｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ａｎｄ ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ
二氧化铈是轻稀土氧化物，具有良好的光学、电学性能，且 其晶型单一、价格低廉，故其被广泛应用于发光材料、紫外隔离 剂、催化剂、脱色剂、电子陶瓷等领域。有学者…研究表明将二 氧化铈与酶复合修饰电极时，固定在Ｃｅ０２材料上的血红蛋白，不 仅能有效地与电极表面进行直接电子转移，而且能够保持其生物 催化活性。随着材料科学的不断发展，二氧化铈越来越受到重视， 其制备及其性能的研究引起了人们的关注。 目前，Ｃｅ０２的制备已发展了较多的方法，如：化学沉淀法、 溶胶一凝胶法、燃烧法、水热法、微乳液法、超声雾化反应法、 模板法等【２“，其中溶胶一凝胶法制备的粉体更加均匀且粒度能够 达到纳米级而引起材料研究者的重视。而晶粒粒度的大小是衡量 粉体材料性能的一项重要指标，特别是在制备纳米粉体时，其晶 粒粒径的改变直接影响纳米粉体的性能。因此，控制Ｃｅ０２粉体的 制备条件以达到控制粉体晶粒度的目的，具有十分重要的意义。