论文部分内容阅读
制备新型纳米及亚微米级材料是当今材料领域研究的热点之一。本文以具有高的导电性、高化学稳定性、高催化活性的烧绿石型稀土锆酸盐（Ln2Zr2O7）为研究对象,通过寻求绿色的合成手段,在相对温和的环境中获得尺寸小、分散性好的纳米粒子。本文将软化学法运用到其制备过程中,制备出了系列Ln2Zr2O7为基础的掺杂纳米材料,研究了其结构、形貌以及光催化性能等,主要内容如下:采用了一种软化学法—盐助甘氨酸自蔓延燃烧法,在较低的温度下制备了系列Ln2Zr2O7（Ln = La,Nd,Sm,Eu,Dy,Er）,系统研究了 Ln 对 Ln2Zr2O7 晶体结构的影响;初步研究了反应机理。结果表明盐助甘氨酸自蔓延燃烧法所制得产物的团聚少,粒子粒径分布均匀,平均粒径在30 nm左右。对所制备的Ln2Zr2O7系列产物的光催化活性进行了研究,结果发现,合成的产物均有好的光催化活性,Ln的种类对Ln2Zr2O7系列的催化活性有较大的影响,其光催化活性的顺序为Dy2Zr2O7>Nd2Zr2O7>Er2Zr2O7>Sm2Zr2O7>La2Zr2O7。在这个体系中随着原子序数的增加,纳米晶的光催化活性变化规律与稀土金属阳离子Ln3+磁矩的变化规律一致。说明稀土离子的光催化活性与Ln3+磁矩同源于4f电子结构。系统研究了 A位的Ln部分被其他Ln取代的La2-xLnxZr2O7系列化合物的制备及光催化性能,采用软化学法—盐助甘氨酸自蔓延燃烧法,制备了系列La2-xLnxZr7O7（Ln =La,Nd,Sm,Eu,Dy,Er）纳米晶。结果表明,A位置的La可以被其他镧系元素Ln取代,而不改变其晶型。Ln实际上代替了 La掺杂进入其晶格中,产物为单一晶相的固溶体。通过盐助甘氨酸自蔓延燃烧法制备了高分散的,粒度分布均匀,粒子尺寸约20nm～40 nm的La2-xLnxZr2O7系列化合物。并对产物的荧光性质及光催化性能进行了系统研究。采用盐助甘氨酸自蔓延燃烧法合成了 A位的Ln部分被过渡金属取代的Ln2-xMxZr2O7系列化合物,得到了单一相的固溶体。结果表明,Ln3+可以被M3+置换,且不改变晶型,产物为单一相的烧绿石型固溶体。而且所制备的粒子分布均匀,形状规则,分散性好。同时研究了其光催化活性,结果发现Ln2-xMxZr2O7系列具有好的催化活性。采用盐助甘氨酸自蔓延燃烧法制备的A位的Ln部分被取代的La2-xLnxZr2O7和Ln2-xMxZr2O7系列化合物,研究其对高氯酸铵（AP）热分解的催化性能。采用DSO/TG-MS联用技术研究了 Ln2-xMxZr2O7对高氯酸铵的催化。结果表明,Ln2-xMxZr2O7对高氯酸铵（AP）有较强的催化作用,添加2%的Ln2-xMxZr2O7使高氯酸铵的分解温度降低,分解放热量增大。最大程度发挥了纳米催化剂的催化效能。与单纯的金属氧化物相比,掺杂烧绿石型的纳米粒子均表现出对高氯酸铵（AP）有较好的催化性能。采用盐助甘氨酸自蔓延燃烧法,以硝酸镝、硝酸钴和硝酸铈为原料,甘氨酸为燃烧剂,KCl为反应惰性盐,通过变化nGlycine/nM值、盐用量、煅烧温度控制纳米晶体的粒径,制备了立方晶系萤石型Dy2-xCoxCe2O7纳米晶。Dy3+可以被Co3+部分置换,且不改变晶型,产物为单一相的萤石型固溶体。所获得的纳米粒子具有良好的分散性,粒径约为18nm。采用DSC/TG-MS联用技术研究了 Dy1.9Co0.1Ce2O7对高氯酸铵的催化。结果表明,Dy1.9Co0.1Ce2O7对高氯酸铵（AP）有较强的催化作用,添加2%的Dy1.9Co0.1Ce2O7使高氯酸铵的分解温度降低近120℃,分解放热量从453.11 J/g增大到1337.68 J/g。说明加入纳米掺钴铈酸镝催化高氯酸铵（AP）热分解,催化效果优于相同条件下制备的纳米金属氧化物和未惨杂的铈酸镝。