稀土氧化物納米空心球的制備及其功能化研究.pdf

1、無機納米空心球是近幾年來廣泛研究的一種功能材料,既具有低密度、物化性質穩定、比表面積大等結構特點,又具有優異的光學、電學、磁學或化學等性能,可用作各種催化劑、微型反應器以及藥物輸送載體等。其中稀土氧化物空心球由于同時具備光學、磁學、電學等多種性能,因而應用更廣泛。本論文采用碳球模板法制備稀土納米空心球,探討其功能化。研究了水熱一步法制備碳球模板的工藝條件。以碳球為模板,結合自組裝和均相沉淀法,分別制備了納米二氧化鈰(CeO2)和納米氧化

2、釔(Y2O3)空心微球,并初步探討其性能。同時研究了水熱一步法制備CeO2空心球。主要研究內容和結果如下:
　　1.以葡萄糖和去離子水為原料,采用一步水熱法合成粒徑均勻的單分散碳微球,研究了制備碳球的最佳工藝條件,如水熱溫度、反應時間、原料配比、pH值和表面修飾劑等對碳球的結構和形貌影響。結果表明:當水熱溫度為180℃,反應時間為6h,pH為9.0時,制得粒徑約150nm的碳球。加入尿素與葡萄糖的質量比為1:5時,制得碳球單分散好

3、、表面光滑、粒徑均一,約為10μm。
　　2.以碳球為模板,與六水硝酸鈰的前驅體自組裝,得到CeO2/碳球復合微球,然后煅燒、后處理即得到納米CeO2空心球。分析了CeO2空心微球的形成機理,研究了六亞甲基四胺對空心微球的粒徑和結構影響,測試納米CeO2空心球光催化降解甲基橙溶液的效率。實驗結果表明,隨六亞甲基四胺的用量增加,CeO2空心微球的粒徑增大。CeO2空心微球對甲基橙溶液具有良好的脫色性能,經過6h處理以后,其脫色率達到

4、94％以上。
　　3.以碳球為模板,結合超聲分散技術和均相沉淀法,制得Y2O3/碳球復合微球,再煅燒、后處理,即得納米Y2O3空心球。分析了Y2O3空心球的形成機理,研究PVP的用量對復合微球的形貌影響以及煅燒時間對空心球的晶型影響。結果表明,加入0.1g的PVP可以有效改善復合微球的球形度和形貌,且煅燒溫度在700℃時,得到的納米Y2O3空心球均為純相立方晶系。將納米Y2O3粉體和納米Y2O3空心球分別與丁基橡膠共混得到的復合材

5、料,研究了填料、硫化體系、頻率和溫度對復合材料阻尼性能的影響。結果表明,納米Y2O3作為填料時復合材料的阻尼性能最好。與Y2O3粉體相比,加入Y2O3空心球得到的復合材料的阻尼效果較好。
　　4.以六水硝酸鈰和乙二醇為主要原料,通過加入不同的酸堿試劑,初步探索一步水熱法制備CeO2空心微球的工藝條件,包括去離子水用量、水熱反應時間和不同酸堿試劑對CeO2空心微球的形貌與結構影響。結果表明,水熱一步法可以合成出內部空心的球型CeO2