稀土氧化物一维纳米结构的可控合成及性能研究

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1、上海大学博士学位论文摘要本研究采用不同途径可控合成稀土氧化物一维纳米结构，如核壳纳米线、纳米管、纳米棒等；并以典型稀土氧化物，如ce02、Eu203为研究对象，深入研究其一维纳米结构与性能的关联性，为开发具有特殊纳米结构效应稀土氧化物一维纳米材料进行了有益的探索。研究结果将对一维纳米材料形态结构的微观控制理论研究，及稀士氧化物一维纳米结构材料的应用性能探索具有一定的学术参考价值。(1)发展了稀土氧化物／纳米碳管(CNTs)核壳结构纳米线的制备技术。系统研究了酸改性、非共价改性和未改性CNTs表面均匀包覆稀土氧化物的方法，分别以超声沉积法

2、、表面活性剂辅助沉积法、高温回流法和溶剂热法可控合成了CeO—CNTs、Eu2031CNTs、Y2％／CNTs和La20JCNTs等核壳结构纳米线，并对核壳结构纳米线的形成进行了深入研究，发展了核壳结构纳米线的合成机理，为条件温和、工艺简单、产率高、结构可控的稀土氧化物／cNTs核壳结构纳米线的合成提供了几种新的共性技术。(2)将Eu203／CNTs核壳结构纳米线控制煅烧，得到结构均一可控的Eu203纳米管和纳米线。与gu203纳米棒和纳米粒子的发光特性比较，发现本实验合成的Eu203纳米管和纳米线具有高发光强度。研究发现通过调节煅烧温

3、度，可以控制纳米管和纳米线的形成；通过调节铕碳摩尔比和CNTs直径，可以控匍JEu203纳米管的内径和壁厚。通过其发光机理分析，发现CNTs去除过程中所产生的大量氧空位使得低温煅烧的Eu203纳米管具有高光致发光特性；纳米管粒化过程中产生无序排列的晶格结构和表面缺陷使得高温煅烧的Eu203纳米线具有高光致发光特性。(3)将Ce02／CNTs核壳结构纳米线控制煅烧，得到结构均一可控的Ce02纳米管。与其他形貌Ce02纳米结构的CO催化氧化性能比较，发现本实验合成的ce02纳米管具有高效的低温催化特性，循环测试实验表明高活性Ce02纳米管催

4、化活性稳定。研究发现通过调节煅烧温度，可以控fl射Ce02纳米管的形成；通过V上海大学博士学位论文调节铈碳摩尔比，可以控制ce02纳米管的壁厚。通过其催化机理分析，发现ce02．xC，的形成及纳米管的高比表面积使得ce02纳米管具有高效低温催化特性。(4)采用表面活性剂辅助超声合成法和非模板浓碱沉淀法，在常温常压下合成了Cc02纳米棒。另外，采用非模板浓碱沉淀法可控合成了不同长径比的ce02纳米棒，同时实现Tce02纳米立方体、纳米管、纳米棒的可控转化。通过考察其形成转化条件，提出了ce02纳米棒的合成机理，为工艺简单、条件温和、结构可

5、控的稀土氧化物一维纳米结构的合成探索了新的途径。关键词：稀土氧化物、纳米碳管、合成、发光、催化本文得到上海市科委纳米专项(0452nm027)和上海市基础研究重点项目(06JCl4060)的资助。上海大学博士学位论文ABSTRACTbthisstudy,rareearthoxideone-dimensionalnanostructures．suchascore-sheUnanowires，nanotubes，narlorods,ere,havebeencontrollablysynthesizedviavariousapproaches

6、andthespecialp晌mmceofCe02andEuz03one-dimensionalnano黼shavebeeninvestigated．Therelationshipbetweenone-dimensionalnanostmetmeandspecialperforraaneehasbeenestablished,whichisinfavorofthedevelopmentofnIfeearthoxideone—dimensionalnanostructureswithspecialp础ommee．Theresearchre

7、sultsareconducivetothemicro-controltheoryofmorphologyandstructureofOne—dimensionalnanomaterialsandtotheapplicationresearchofrareearthoxideone．dimensionalnanostructttres．(1)Thenovelsynthesistechniquesofrareearthoxide／CNTscore-shellnanowireshavebeendeveloped．Thetechniquesc

8、oatingvarioustypesofCNTs．suchasacidtreated,noneovalentlytreatedanduntreatedCNTs．withrareearthoxideswelr