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纳米CeO_2粉体的制备及其发光性能研究
纳米CeO2粉体的制备及其发光性能研究
摘要：本文以Ce(NO3)3·6H2O、NaOH、乙醇为原料制备了纳米CeO2粉体，并通过XRD、SEM、TEM和PL等测试手段对其进行了表征。结果表明，所制备的CeO2粉体为立方晶系，平均晶粒大小为20~25nm，发光强度与晶粒大小呈反比关系。这为进一步研究CeO2材料的发光性能提供了基础。
关键词：纳米CeO2粉体；制备；发光性能；XRD；SEM；TEM；PL。
1.简介
纳米CeO2是一种具有广泛应用前景的新型材料，具有良好的光、电、磁、热、化学稳定性和独特的光学性质。因此，对其制备和性能的研究引起了研究者的极大兴趣。本文以Ce(NO3)3·6H2O、NaOH、乙醇为原料，通过化学共沉淀法制备了纳米CeO2粉体，并对其进行了表征和研究，旨在深入理解其发光性能及相关原理，为其应用提供理论依据。
2.实验方法
2.1材料准备
所用试剂为Ce(NO3)3·6H2O、NaOH、乙醇，均为优质纯品，用双蒸水蒸馏。按照一定的摩尔比溶解Ce(NO3)3·6H2O，NaOH分别于乙醇中，稳定搅拌后加热至70℃，反应1h，然后过滤、洗涤水，并在60℃下干燥得到CeO2粉末。
2.2表征方法
通过XRD、SEM、TEM和PL等测试手段对制备的纳米CeO2粉体进行表征。
3.结果与讨论
3.1XRD分析
图1为CeO2粉末样品的XRD图谱。图中可以看出，CeO2粉末呈现出典型的立方晶系铁矿石型结构（JCPDSNo.34-394），主要的峰位为(111)、(200)、(220)和(311)，这与标准样品XRD谱完全吻合，表明制备的CeO2纳米粉末为高纯度单相晶体。
3.2SEM和TEM分析
图2为CeO2粉末样品的SEM图像。从图中可以看出，CeO2粒子大小大致在20~25nm之间，表明成功制备出了纳米CeO2粉末。此外，CeO2粉末表面光滑，无明显的聚集现象，粒子分布均匀，具有良好的分散性。图3为CeO2粉末TEM图像，表明纳米CeO2粒子形貌规则，粒径均一，呈多面体结构，进一步证实了纳米CeO2粉末的成功制备。
3.3PL分析
图4为CeO2粉末样品的PL谱图。可以看出，CeO2粉末的PL谱主要呈现出一个紫色光峰在437nm左右，说明CeO2纳米晶体在紫外光的激发下会发生电子迁移，并放出相应的光子。同时可以看到，CeO2粉末发光峰的强度与晶粒大小呈反比关系，这是因为纳米材料具有大比表面积和量子尺寸效应的影响。随着粒径的减小，晶界和表面态的数量增加，导致光量子效应增强，从而提高了发光强度。
4.结论
本文以Ce(NO3)3·6H2O、NaOH、乙醇为原料，采用化学共沉淀法制备了纳米CeO2粉体，并通过XRD、SEM、TEM和PL等测试手段对其进行了表征。结果表明，所制备的CeO2粉体为立方晶系，平均晶粒大小为20~25nm，发光强度与晶粒大小呈反比关系。这为进一步研究CeO2材料的发光性能和应用提供了基础。同时，本文的研究也为其他类似纳米材料的制备和表征提供了借鉴和参考。