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Ce2(CO3)3前驱体与CeO2粒子在形貌上具有遗传性,控制好Ce2(CO3)3前驱体的形貌,产物氧化铈的形貌就得以控制。本文以Ce(NO3)3作为原料,(NH4)2CO3为沉淀剂,分别选用阳离子聚电解质聚烯丙基氯化铵(PAH)、阴离子聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)作为模板剂,采用液相模板法,通过控制工艺条件,调控合成六棱片状结构堆积而成的花瓣状和梭形结构堆积而成的笼状Ce2(CO3)3前驱体。系统研究了加料方式、聚合物浓度、物料配比(R值和Ce(NO3)3浓度)、反应时间、陈化时间、体系pH值变化、搅拌速度、反应温度等实验条件,对Ce2(CO3)3形貌和团聚的影响,找出了合成花瓣状或笼状梭形堆积的Ce2(CO3)3粒子的最佳工艺条件。用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、红外光谱分析仪(IR)、X-射线衍射分析仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-吸收光谱测定仪、比表面积测定仪进行表征,进行了形貌控制机理的研究;将Ce2(CO3)3前驱体灼烧后,得到CeO2粒子,进行了应用性能研究。 对PAH调控合成六棱片状堆积的花瓣状Ce2(CO3)3前驱体进行机理研究,PAH与Ce3+形成π-烯丙基络合物,诱导Ce2(CO3)3晶核的形成,并且PAH吸附在Ce2(CO3)3晶体表面,(242)晶面抑制生长,(202)晶面促进生长,分化为新的(151)晶面,(222)晶面没有受到影响,最终得到的Ce2(CO3)3晶体为六棱片状,堆积后为花瓣状。 对PSS调控合成笼状梭形堆积Ce2(CO3)3前驱体进行机理研究,PSS与Ce3+形成镧系磺酸盐络合物,诱导Ce2(CO3)3晶核的形成,并且PSS吸附在Ce2(CO3)3晶体表面,(242)、(202)、(222)晶面都抑制生长,(202)晶面逐渐减小,最终得到梭形的Ce2(CO3)3晶体,堆积后为笼状。 对PAH调控合成的花瓣状CeO2粒子进行性能测试,通过紫外-吸收光谱分析,花瓣状CeO2粒子的吸收峰相对不规则CeO2粒子的吸收峰发生了明显的红移现象;通过比表面积测定仪分析,不规则CeO2粒子的BET为75.524m2/g,平均粒径为14.44nm;花瓣状CeO2粒子的BET为95.014m2/g,平均粒径为11.48nm;花瓣状CeO2粒子比表面积增大,平均粒径减小。 对PSS调控合成的笼状梭形堆积CeO2粒子进行测试,通过紫外-吸收光谱分析,笼状梭形堆积CeO2粒子的吸收峰相对不规则CeO2粒子的吸收峰发生了明显的红移现象。通过比表面积测定仪分析,不规则CeO2粒子的BET为75.524m2/g,平均粒径为14.44nm;笼状梭形堆积CeO2粒子的BET为97.067m2/g,平均粒径为11.24nm,笼状梭形堆积CeO2粒子比表面积增大,平均粒径减小。