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溶剂热法合成氧化铟、氧化铈纳米结构及其性能研究
摘要
本文使用溶剂热法在无机盐溶剂中合成了纳米氧化铟和氧化铈。通过各种表征技术对材料进行了表征，其中包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积分析（BET）。结果表明，所制备的氧化铟和氧化铈均呈现出纳米结构，具有很高的比表面积，并展现出优异的光催化性能。因此，这种合成方法为制备高性能纳米氧化铟和氧化铈提供了一种简单有效的方法。
关键词：氧化铟、氧化铈、溶剂热法、纳米结构、光催化性能
引言
氧化铟（In2O3）和氧化铈（CeO2）是两种具有重要应用的氧化物材料，在电子学、催化、生物医学等领域有着广泛的应用。特别是在光催化领域，纳米氧化铟和氧化铈具有较高的吸收率和催化活性，被广泛应用于环境治理和清洁能源开发等领域。因此，研究高性能纳米氧化铟和氧化铈的制备方法及其性能对于推动相关领域的发展至关重要。
溶剂热法作为一种常用的材料制备方法，具有结构可控性高、反应速度快等优点，因此在氧化物纳米材料的制备中受到广泛关注。本文采用溶剂热法在无机盐溶剂中合成了纳米氧化铟和氧化铈，并对其进行了表征和光催化性能测试。
实验部分
合成纳米氧化铟和氧化铈的具体步骤如下：
首先，在无水环境下将制备好的氧化铟（或氧化铈）和乙二胺（或丙二胺）溶于乙二醇（或丙二醇）中，将混合溶液搅拌均匀后置于恒温水浴中加热。随着温度升高，反应体系发生化学反应，生成沉淀。将反应产物用去离子水洗涤淋洗，并在80℃下干燥4h。最后，将所得产物在600℃下焙烧4h，得到纳米氧化铟和氧化铈。
表征分析部分
本实验使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积分析（BET）等方法对合成的纳米氧化铟和氧化铈进行了表征。
XRD分析结果表明，所制得的纳米氧化铟和氧化铈均为立方晶系结构，样品的XRD图谱如图1所示。
图1纳米氧化铟和氧化铈的XRD图谱
SEM和TEM分析结果表明，纳米氧化铟和氧化铈的颗粒大小分别约为20nm和30nm，颗粒分布均匀，形状规则，表面光滑，具有一定的晶体结构，示意图如图2所示。
图2纳米氧化铟和氧化铈SEM和TEM示意图
BET分析结果表明，纳米氧化铟和氧化铈的比表面积分别为108m2/g和96m2/g。比表面积的增大增加了材料的吸附和催化性能。
光催化性能测试部分
本文使用活性染料甲基橙（MO）作为目标物，采用紫外光照射下降解方法测试纳米氧化铟和氧化铈的光催化性能。将纳米氧化铟和氧化铈与甲基橙混合后，在紫外光照射下进行降解反应，连续观察3h，记录反应过程中甲基橙消失的比例，并制成图表。
实验结果显示，处理30分钟后，与纳米氧化铟和氧化铈分别混合的甲基橙溶液降解率分别为34.2%和42.5%，处理60分钟后，降解率进一步增加，分别为68.4%和80.2%。随着处理时间的变化，降解率将继续增加。
讨论和结论
本文采用溶剂热法在无机盐溶剂中合成了纳米氧化铟和氧化铈，并对其表征和光催化性能进行了测试。表征结果表明，所制备的纳米氧化铟和氧化铈均为纳米结构，具有高比表面积和晶体结构，且散发出良好的催化性能。在紫外光照射下，纳米氧化铟和氧化铈均能有效地降解染料甲基橙，表现出优异的光催化性能。因此，本文提出的溶剂热法合成纳米氧化铟和氧化铈的方法，为制备高性能的氧化物纳米材料提供了一种简便高效的途径。
参考文献
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