扩散法制备CuO和CeO_2CuO纳米材料.pdf

《扩散法制备CuO和CeO_2CuO纳米材料.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、扩散法制备CuO和CeO2/CuO纳米材料史卓2015年1月中图分类号：UDC分类号：扩散法制备CuO和CeO2/CuO纳米材料作者姓名史卓学院名称化学学院指导教师张强教授答辩委员会主席胡长文教授申请学位理学硕士学科专业无机材料学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月PreparationandresearchofnanostructuredCuOandCeO2/CuObydiffusionmethodsCandidateName：SHIZHUOSchoolorDepartment:CollegeofChemistryFacultyMe

2、ntor:Prof.ZhangQiangChair,ThesisCommittee：Prof.HuChangwenDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：InorganicChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得

3、北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要无机纳米材料由于其形貌和结构的特殊性以及其优异的性能开始受到越来越多的关注。CuO作为一种重要的过渡金属氧化物，在许多领域有着广泛的应用，如气敏检测元件、电池、催化剂等诸多领域。本论文基于仿生矿化机理分别采用了气-液扩散法和液-液扩散法制备了CuO纳米晶体以及CeO2/CuO催化剂，结合多种表征手段考察评价了材料的结构、形貌以及相关性能，并对晶体的形成过程及机理进行了探讨。此外，

4、对CeO2/CuO催化剂的催化性能也进行了研究。主要内容如下：（1）在纯水溶液，常温常压的条件下，采用气-液扩散法在室温下直接制得了叶状纳米CuO晶体，并探讨了反应时间以及铜离子浓度对反应产物的影响。经研究发现，只有当铜离子浓度足够小(0.005mol/L)的条件下，才能直接制得叶状纳米CuO晶体。通过考察不同反应时间下的晶体结构，分析了室温下直接生成CuO晶体的过程2+2-和条件，推测其形成过程为Cu→Cu2(OH)3NO3→Cu(OH)2→Cu(OH)4→CuO。以纳米CuO晶体为原料制成气敏传感器，发现其对乙醇有着良好的敏感响应效果，并且在

5、50-1000ppm的乙醇浓度范围内具有线性响应。采用液-液扩散法，以CuCl2溶液和NaOH溶液为反应剂，创新地引入外加电场以及离子交换膜来控制离子迁移速率和方向，制备出了形貌新颖的CuO晶体。随后探讨了外加电场对生成产物的影响，并发2+现只有在碱浓度高于Cu浓度时，才能制得纯净的CuO晶体。（2）在常温常压条件下，采用气-液扩散法，以Cu(NO3)2·3H2O和Ce(NO3)3·6H2O为基底，氨为扩散反应气，室温下制得了前驱体产物，经过程序升温焙烧得到了CeO2/CuO催化剂。并对其不同Ce/Cu摩尔比的CeO2/CuO催化剂进行了CO优先

6、氧化反应(CO-PROX)的催化性能测试。利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)方法对各催化剂样品进行表征。结果表明，各催化剂样品的CO转化率随温度升高均是先增大再减小，而O2的选择性呈下降趋势。当温度为120℃时，CO转化率最高。并且，随着CuO含量的增加，各催化剂样品在各个温度点的催化活性逐渐降低，整体呈下降趋势，而O2选择性呈上升趋势。关键词：纳米材料；气-液扩散；液-液扩散；催化剂1AbstractInorganicnanomaterialshasbeendrawmoreandmoreattentionduetotheparti

7、cularityofitsmorphologyandstructureanditssuperiorperformance.Asanimportanttransitionalmetaloxide,CuOhasbeenwidelyusedinmanyfields,suchasgassensitivedetectingelement,batteries,catalystsetc.Inthisdissertation,CuOcrystalswithspecialstructureandCeO2/CuOcatalystswerepreparedbytheg

8、as-liquiddiffusionmethodandliquid-liquiddiffusionmethodbasedonthemec