ceo2复合纳米材料的制备与性能研究

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1、硕士学位论文CeO2复合纳米材料的制备与性能研究THEPREPARATIONOFCeO2NANOCOMPOSITEMATERIALANDITSPERFORMANCERESEARCH陈宇哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O616学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开工程硕士学位论文CeO2复合纳米材料的制备与性能研究硕士研究生：陈宇导师：来华申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：理学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O616U.D.C:546DissertationfortheMaster’sDe

2、greeinEngineeringTHEPREPARATIONOFCeO2NANOCOMPOSITEMATERIALANDITSPERFORMANCERESEARCHCandidate：ChenYuSupervisor：LaiHuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceEngineeringSpeciality：ChemicalengineeringAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstitu

3、teofTechnology摘要摘要CeO3+4+2是一种非常重要的稀土氧化物，在CeO2纳米材料中Ce和Ce之间的价态变化是CeO2许多优异的性能的基础，使其广泛应用于催化剂、荧光材料、医疗检测和气体传感器等方面。将CeO2纳米材料和其他材料复合，通过二者的协同作用，可以得到具有新的功能的材料，本文将CeO2和石墨烯以及CePO4复合，得到了不同结构形貌以及荧光和催化性能的材料，具体研究内容如下：本实验中采用一步水热法，研究石墨烯的存在对CeO2电催化性能的影响，在不同的碱浓度的条件下，可以控制氧化石墨烯的还原程度，石墨烯的存在为CeO2纳米材料提供了良好的支撑体，可以促

4、进CeO2纳米粒子的均匀分散，而CeO2纳米粒子穿插在石墨烯的层片中也可以起到阻碍石墨烯团聚的作用，研究发现，与石墨烯负载后，CeO3+2纳米材料中Ce的浓度明显提高，将其作为电催化材料，利用石墨烯优异的导电性，可以提高材料的电催化性能。本实验中使用NaOH提供碱环境，在反应的过程中，OH-离子主要起到了两个作用，一个是作为沉淀剂和Ce3+反应，促进CeO2的生成，一个是作为还原剂将氧化石墨烯反应将其还原成石墨烯，研究发现，OH-离子优先和Ce3+发生反应，当碱的浓度比较低时，OH-的量不足以将氧化石墨烯还原，此时产物中没有石墨烯，但是在反应的过程中，氧化石墨烯作为一种前驱

5、体，对CeO2的成核过程起到了至关重要的作用，添加氧化石墨烯以后有利于生成结晶度好、分散性好、颗粒均匀的产物，这种CeO2纳米材料具有更强的荧光发射强度。CeO3+4+2的荧光性能主要与材料的形貌以及Ce/Ce比例有关，将CeO2和CePO3+4+4复合，通过调节CePO4和CeO2的比例，可以得到一定Ce/Ce比的纳米材料，研究发现，水热反应的时间、反应物的投入比、表面活性剂的添加对产物的结构形貌和荧光性能均有影响，本论文通过一系列实验最终得到了最佳合成条件的CeO2/CePO4复合材料。关键词：CeO2/石墨烯；CeO2/CePO4；结构形貌；荧光性质；催化性质IAbs

6、tractAbstractCeO2isakindofverysignificantrareearthoxide,thevalencechangebetweenCe3+andCe4+inCeO2nanomaterialprovideitanumberofexcellentperformance,makeitwidelybeusedincatalystmaterial,fluorescentmaterial,medicaldetectionandgassensor.Toenhanceitsperformance,weuseCeO2compositewithothermateri

7、altorealizeanovelperformance.Inthisarticle,wedopeCeO2withgrapheneandCePO4,forobtainadifferentmorphologyandstruturewithdifferentCe4+/Ce3+ratio.Thechangewillraisethefluorescenceandcatalyticpropertiesofmaterial.Theconcreteresearchcontentisasfollows:Forthefirsttim