本文从合成方法入手,先用氨水沉淀法和尿素均相沉淀法分别制备出六角形薄片状和短棒状氧化铈,再用原位生成法和尿素均相沉淀法分别得到了球状和纺锤状的铈-硅复合材料。在这一过程中,我们系统地研究了氧化铈和铈-硅复合材料的生长过程以及改变工艺参数对它们的形貌、粒径、分散度的影响。同时,我们还通过一系列的表征探讨了所制备的材料的性质并分析它们在紫外吸收、发光材料、催化载体和抛光等领域中的潜在用途,得到了一些有意义的结果:⑴本文采用氨水直接沉淀法,在无添加剂的条件下成功合成了六角形薄片状纳米氧化铈。合成的浅黄色纳米氧化铈粉体结晶好,颗粒均匀,平均粒径在30nm左右,且分散性好,基本无团聚,大大改善了传统方法制备的氧化铈颗粒烧结团聚、分散性差、粒径不均匀的缺陷。同时制备方法简单,成本低,对设备的要求不苛刻,易于工业化生产。⑵本文采用尿素均相沉淀法,在CTAB和F127为表面活性剂的条件下,成功制备了短棒状氧化铈。通过透射电镜可以看到“短棒”是由10nm左右的氧化铈小颗粒组成的,而“短棒”本身则是以“簇”的形式无序堆砌在一起的。我们还发现通过改变CTAB和F127的用量比可以调节“短棒”的大小。本文还将尿素均相沉淀法与原位生成法混合使用,以CTAB和F127为表面活性剂,首次合成了单分散纺锤状铈-硅复合材料。CTAB的使用使得复合材料出现一定的形貌,而F127的加入则解决了复合材料的单分散问题。由此可见,不同表面活性剂所起的作用是不同的,若按照一定比例混合使用则有可能控制铈基化合物的形貌。本文为此提供了一条可借鉴的经验和一组可参考的数据。⑶本文采用原位生成法,首次合成了球状铈-硅复合材料,球的直径在0.9μm左右,单分散性较好。通过透射电镜可以看到球的表面镶嵌有纳米级的氧化铈小颗粒,而其它的对比实验和表征实验则可以证明TEOS水解形成的二氧化硅不断地将氧化铈小颗粒层层包裹起来。本文还首次运用拉曼光谱技术对铈-硅复合材料进行表征,结果证明一些缺陷的出现,如晶格畸变或结晶程度较低,可以放宽拉曼选律,使得拉曼峰出现蓝移或红移。⑷在制备球状铈-硅复合材料的过程中,我们首次采用了硅烷耦联剂KH-570将溶液中的铈离子通过化学键联结到氧化硅的表面。硅烷耦联剂常被用来改善材料的表面性质。在我们的研究中,硅烷耦联剂分别与铈离子和氧化硅发生作用,最终形成了共价键。这种将表面活性剂和硅烷耦联剂搭配使用的思路也为如何控制铈基化和物的形貌提供了一条可行的途径。⑸文中合成的各种形貌的材料通过固体紫外漫反射、荧光和比表面积吸附等测试表征,证明具有较好的理论与应用研究价值,是一种极有发展前途的稀土功能材料。例如它们都对紫外光有强吸收和弱反射,对可见光则有强反射和弱吸收,而它们自身有特定的形貌,分布又均匀,因此可以作为紫外吸收剂应用于玻璃或涂料;氧化铈或铈-硅复合材料它们本身不发光,但是由于它们的发射峰处于禁带边,因此可以将吸收的紫外线能量传递给其它发光物质,从而用作荧光体的基质材料;球状铈-硅复合材料的比表面积较大,还可以作为催化剂的载体;在抛光方面,将氧化铈和二氧化硅合成的球状复合材料作为抛光粉,能够在保证抛光质量的同时降低成本。