基于硬模板表面修飾控制納米稀土氧化物微晶結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、納米顆粒在制備過程中極易產(chǎn)生自發(fā)的團(tuán)聚，進(jìn)而生成粒徑較大的二次團(tuán)聚體，導(dǎo)致納米顆粒材料的性能嚴(yán)重劣化，影響了其應(yīng)用效果。目前針對納米稀土氧化物的研究大部分僅限于對其一次粒徑進(jìn)行表征，未對其團(tuán)聚現(xiàn)象進(jìn)行研究和控制，限制了納米稀土氧化物的應(yīng)用范圍。
　　 本論文針對納米稀土氧化物在制備過程中發(fā)生的團(tuán)聚現(xiàn)象，采用成核/晶核隔離法將稀土氫氧化物前驅(qū)體的成核和晶化過程進(jìn)行分離，研究了稀土氧化物在制備不同階段的晶粒生長特點，發(fā)現(xiàn)稀土氫氧化物

2、前驅(qū)體的成核過程十分迅速，在短時間內(nèi)得到了大量納米晶核，但新生的晶粒極易發(fā)生團(tuán)聚生長，導(dǎo)致其二次粒徑處于微米級，進(jìn)而影響了焙燒得到的稀土氧化物的二次粒徑分布。本文針對這一現(xiàn)象開展研究，采用可大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的成核/晶化隔離法制備稀土氧化物納米材料，并引入經(jīng)表面修飾的碳黑作為硬模板劑抑制制備過程中晶粒之間的二次團(tuán)聚，實現(xiàn)均分散納米稀土氧化物的可控制備。
　　 本論文針對稀土元素電負(fù)性的不同，分別采用濃硝酸和濃硝酸/濃硫酸/過硫酸銨

3、作為改性劑對碳黑進(jìn)行表面修飾，得到了表面具有-COOH、-SO4等不同電荷密度基團(tuán)的改性碳黑模板劑。將La3+、Ce3+和Y3+等金屬鹽溶液與具有不同表面基團(tuán)的碳黑模板劑進(jìn)行混合，加入沉淀劑得到稀土氫氧化物前驅(qū)體，經(jīng)焙燒后得到了均分散納米稀土氧化物微晶。研究發(fā)現(xiàn):
　　 1.由于La3+、Ce3+和Y3+能夠與改性碳黑表面帶負(fù)電荷的基團(tuán)發(fā)生靜電吸附，在碳黑表面均勻成核得到了均分散稀土氫氧化物前驅(qū)體;
　　 2.由于La和

4、Ce具有較小電負(fù)性，對氫氧根的作用較弱，其氫氧化物易發(fā)生電離作用而使表面帶正電荷，并產(chǎn)生較高的表面正電位，能夠與-COO-等具有較低電荷密度的基團(tuán)發(fā)生靜電吸附作用，從而避免了氫氧化物晶核在生長過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象;
　　 3.Y元素具有較大電負(fù)性，對氫氧根的作用較強(qiáng)，其氫氧化物不易發(fā)生電離作用而使表面帶正電荷較少，表面電位較低，需與-SO42-等具有較高電荷密度的基團(tuán)發(fā)生靜電吸附作用，從而避免氫氧化物晶核在生長過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象;