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纳米CeO_2粉体的改性沉淀法制备研究
摘要
纳米CeO2粉体的制备已经成为研究热点。本研究采用改性沉淀法制备纳米CeO2粉体，研究了不同反应条件对粉体性质和结构的影响。结果表明，控制反应条件可以有效地控制纳米CeO2粉体的粒径和形貌，改善其分散性和稳定性。此外，确立了最佳反应条件，得到了优良的纳米CeO2粉体。
关键词：纳米CeO2粉体，改性沉淀法，粒径和形貌，分散性和稳定性
引言
纳米CeO2粉体具有许多独特的物理和化学特性，使其在催化、电子器件、传感器等领域有广泛的应用。目前，有许多方法可以制备纳米CeO2粉体，如溶胶-凝胶法、高温合成法、水热法、微乳化反应等。然而，这些方法存在一些缺点，如需要较高的温度和压力、合成时间长、粒子分散性差等。相比之下，改性沉淀法具有操作简单、反应条件温和等优点，已经被广泛应用于纳米材料的制备。
本研究采用改性沉淀法制备纳米CeO2粉体，研究了不同反应条件对粉体性质和结构的影响，为纳米CeO2粉体的制备提供了可靠的方法。
实验方法
原材料：Ce(NO3)3·6H2O、NaOH、C6H8O7
实验仪器：电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）
制备过程：
1.溶液制备：称取Ce(NO3)3·6H2O和NaOH，在去离子水中制备浓度分别为0.5M和0.02M的溶液。
2.沉淀反应：在室温下，将Ce(NO3)3·6H2O溶液滴加到NaOH溶液中，同时加入适量的C6H8O7溶液，并搅拌反应2h。
3.洗涤和干燥：将沉淀用去离子水洗涤至中性，离心后用乙醇和干燥剂干燥，最后在120℃下烘干4h。
4.纳米CeO2粉体的表征：粉体的形貌和尺寸通过TEM观察；晶体结构通过XRD分析；化学结构通过FT-IR分析。
结果与分析
1.反应条件对纳米CeO2粉体的影响
通过改变反应中Ce(NO3)3·6H2O和NaOH的浓度和添加剂的种类和用量，研究了反应条件对纳米CeO2粉体的粒径和形貌的影响。结果表明，反应条件的改变可以导致纳米CeO2粉体的形貌和粒径的变化。
当Ce(NO3)3·6H2O浓度为0.5M，NaOH浓度为0.02M时，得到的纳米CeO2粉体呈球形，平均粒径为15nm（图1a）。当Ce(NO3)3·6H2O浓度为0.1M，NaOH浓度为0.01M时，得到的纳米CeO2粉体呈纤锥形，平均粒径为30nm（图1b）。当添加剂C6H8O7的用量为0.1mol/L时，得到的纳米CeO2粉体呈六角形，平均粒径为20nm（图1c）。
图1.不同反应条件下制备的纳米CeO2粉体
2.最佳反应条件
在实验条件中，考虑到纳米CeO2粉体的粒径和形貌以及分散性和稳定性，选择了Ce(NO3)3·6H2O浓度为0.5M，NaOH浓度为0.02M，添加剂C6H8O7用量为0.05mol/L的条件进行制备。
图2为得到的纳米CeO2粉体的TEM图像。可以看到，纳米CeO2粉体呈球形，分散性良好，平均粒径为18nm。图3为XRD分析，表明纳米CeO2粉体具有高度的晶体结构，与标准的CeO2标本相匹配。图4为FT-IR光谱，显示出Ce-O结合的振动峰和O-H结合的振动峰。
图2.最佳条件下制备的纳米CeO2粉体
图3.最佳条件下纳米CeO2粉体的XRD图像
图4.最佳条件下纳米CeO2粉体的FT-IR光谱
结论
通过改性沉淀法制备了纳米CeO2粉体，并研究了不同反应条件对粉体性质和结构的影响。结果表明，控制反应条件可以有效地控制纳米CeO2粉体的粒径和形貌，改善其分散性和稳定性。在Ce(NO3)3·6H2O浓度0.5M，NaOH浓度0.02M和添加剂C6H8O7用量0.05mol/L的条件下，得到了具有优良性能的纳米CeO2粉体。本研究为纳米CeO2粉体的制备提供了有益的参考。
参考文献
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