CeO2 纳米管的水热合成、表征及性能研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00159

无机材料学报 ›› 2011, Vol. 26 ›› Issue (2): 159-164.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00159 CSTR: 32189.14.SP.J.1077.2011.00159

CeO₂ 纳米管的水热合成、表征及性能研究

赵晓兵¹, 游静¹, 陆晓旺¹, 陈志刚²

1. 常州大学材料科学与工程学院, 常州213164; 2. 苏州科技学院化学与生物工程学院, 苏州215011

收稿日期:2010-04-12 修回日期:2010-06-24 出版日期:2011-02-20 网络出版日期:2011-01-21
作者简介:赵晓兵(1975-), 男, 博士, 副教授. E-mail: zhaoxiaobing00@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(20771047);江苏省自然科学基金(BK2008541)

Hydrothermal Synthesis, Characterization andProperty of CeO₂ Nanotube

ZHAO Xiao-Bing¹, YOU Jing¹, LU Xiao-Wang¹, CHEN Zhi-Gang²

1. Faculty of MaterialsScience and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China; 2.Department of Chemistry and Bioengineering, Suzhou Universityof Science and Technology, Suzhou 215011, China

Received:2010-04-12 Revised:2010-06-24 Published:2011-02-20 Online:2011-01-21
Supported by:
National Nature Science Foundation of China(20771047) ; Nature Science Foundation of JiangSu (BK2008541)

摘要/Abstract

摘要： 以P123为表面活性剂, 采用水热法合成CeO₂纳米管. 研究反应时间、反应温度、表面活性剂浓度对CeO₂纳米管形成的影响规律. 采用TEM、XRD、N₂吸脱附仪对样品的微观结构进行表征. 并考察CeO₂纳米管对亚甲基蓝溶液的催化性能. 结果表明, 当反应时间为72 h、反应温度为160℃、 n (P123): n( CeCl₃ · 7H₂O)=1:5 时, 可制备出单晶结构的CeO₂纳米管. 所制备的CeO₂纳米管外径为40~60nm, 内径为20 nm左右, 长度为500~1000nm. CeO₂纳米管是由Ce(OH)₃晶种的溶解再结晶-异向生长-自我卷曲形成的. 相对于CeO₂纳米颗粒和CeO₂纳米棒, CeO₂纳米管对亚甲基蓝染料的脱色率有明显提高. 这与CeO₂纳米管孔道的吸附作用, 暴露的高反应活性面(110)和表面有大量缺陷有关.

关键词: 水热法, CeO₂纳米管, 催化

Abstract: CeO₂nanotubes were synthesized by hydrothermal method using PEO-PPO-PEO (P123) as surfactant.The effects of reaction time, reaction temperature and concentration ofsurfactant on the formation of CeO₂ nanotubes were investigated. Themicrostructures of the samples were characterized by transmission electron microscope,X-ray diffraction and N₂ adsorption-desorption methods. The catalyticproperties of CeO₂ samples on methylene blue were also examined. Theresults indicate that single crystal CeO₂ nanotubes are obtainedwhen reaction time is 72 h, reaction temperature is 160℃ and molar ratio of P123 to CeCl₃·7H₂O is 1:5. Theexternal diameter of CeO₂ nanotubes is 40-60 nm, theirinternal diameter is about 20 nm and their length is 500-1000 nm. Theformation mechanism of CeO₂ nanotubes is subjected to dissolution-recrystallization,anisotropic growth and self crimping of Ce(OH)₃ crystal seed.Compared with CeO₂ nanoparticles and nanorods, CeO₂nanotubes demonstrate better catalytic activity on methylene blue, which isattributed to the remarkable adsorption of pore, exposure of higher activesurface (110) and considerable defects on the surface of CeO₂nanotubes.

Key words: hydrothermal, CeO₂ nanotube, catalysis

中图分类号:

O611
O614

赵晓兵, 游静, 陆晓旺, 陈志刚. CeO₂ 纳米管的水热合成、表征及性能研究[J]. 无机材料学报, 2011, 26(2): 159-164.

ZHAO Xiao-Bing, YOU Jing, LU Xiao-Wang, CHEN Zhi-Gang. Hydrothermal Synthesis, Characterization andProperty of CeO₂ Nanotube[J]. Journal of Inorganic Materials, 2011, 26(2): 159-164.

参考文献

[1] 李霞章, 陈杨, 陈志刚, 等. 纳米CeO2颗粒的制备及其化学机械抛光性能研究. 摩擦学学报, 2007, 27(1): 1-5.

[2] Hasegawa Y, Imanaka N, Adachi G, et al. Cerium ion conducting solid electrolyte. J. Solid State Chem., 2003, 171(1/2): 387-390.

[3] Izu N, Shin W, Murayama N, et al. Resistive oxygen gas sensors based on CeO2 fine powder prepared using mist pyrolysis. Sens. Actuators B, 2002, 87(1): 95-98.

[4] 王敏炜, 魏文龙, 罗来涛. CeO2的制备及其在催化剂载体中的应用研究进展. 化工进展, 2006, 25(5): 517-519.

[5] Zhang Y, Si R, Liao C, et al. Facile alcohothermal synthesis, size-dependent ultraviolet absorption, and enhanced CO conversion activity of ceria nanocrystals. J. Phys. Chem. B, 2003, 107(37): 10159-10167.

[6] La R J, Hua Z A, Li H L, et al. Template synthesis of CeO2 ordered nanowire arrays. Mater. Sci. Eng. A, 2004, 368(1/2): 145-148.

[7] Sun C W, Li H, Wang Z X, et al. Synthesis and characterization of polycrystalline CeO2 nanowires. Chem. Lett., 2004, 33(6): 662-663.

[8] Han W, Wu L, Zhu Y. Formation and oxidation state of CeO2-x nanotubes. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(37): 12814-12815.

[9] Tang C C, Bando Y, Liu B D, et al. Cerium oxide nanotubes prepared from cerium hydroxide nanotubes. Adv. Mater., 2005, 17(24): 3005-3009.

[10] Zhou K, Yang Z, Yang S. Highly Reducible CeO2 nanotubes. Chem. Mater., 2007, 19(6):1215-1217.

[11] Zhang D, Pan C, Shi L, et al. A highly reactive catalyst for CO oxidation: CeO2 nanotubes synthesized using carbon nanotubes as removable templates. Microporous Mesoporous Mater., 2009, 117(1/2): 193-200.

[12] 王建兵, 杨少霞, 祝万鹏, 等. 催化湿式氧化法处理废水的研究进展. 化工环保, 2007, 27(4): 295-300.

[13] Yan Z G, Yan C H. Controlled synthesis of rare earth nanostructures. J. Mater. Chem., 2008, 18(42): 5046-5059.

[14] Martin P, Parker S C, Sayle D C, et al. Atomistic modeling Of multilayered ceria nanotubes. Nano. Lett., 2007, 7(3): 543-546.

[15] Wang Z L, Feng X D. Polyhedral shapes of CeO2 nanoparticles. J. Phys. Chem. B, 2003, 107(49): 13563-13566.

CeO₂ 纳米管的水热合成、表征及性能研究

Hydrothermal Synthesis, Characterization andProperty of CeO₂ Nanotube

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	杨鑫, 韩春秋, 曹玥晗, 贺桢, 周莹. 金属氧化物电催化硝酸盐还原合成氨研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 979-991.
[2]	马彬彬, 钟婉菱, 韩涧, 陈椋煜, 孙婧婧, 雷彩霞. ZIF-8/TiO₂复合介观晶体的制备及光催化活性[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 937-944.
[3]	靳宇翔, 宋二红, 朱永福. 3d过渡金属单原子掺杂石墨烯缺陷电催化还原CO₂的第一性原理研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 845-852.
[4]	叶梓滨, 邹高昌, 吴琪雯, 颜晓敏, 周明扬, 刘江. 阳极支撑型锥管串接式直接碳固体氧化物燃料电池组的制备及性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 819-827.
[5]	曹青青, 陈翔宇, 吴健豪, 王筱卓, 王乙炫, 王禹涵, 李春颜, 茹菲, 李兰, 陈智. SiO₂增强自敏性氮化碳微球可见光降解盐酸四环素的研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 787-792.
[6]	李红兰, 张俊苗, 宋二红, 杨兴林. Mo/S共掺杂的石墨烯用于合成氨: 密度泛函理论研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(5): 561-568.
[7]	杨博, 吕功煊, 马建泰. 镍铁氢氧化物-磷化钴复合电极电催化分解水研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(4): 374-382.
[8]	王兆阳, 秦鹏, 蒋胤, 冯小波, 杨培志, 黄富强. 三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(4): 383-389.
[9]	叶茂森, 王耀, 许冰, 王康康, 张胜楠, 冯建情. II/Z型Bi₂MoO₆/Ag₂O/Bi₂O₃异质结可见光催化降解四环素[J]. 无机材料学报, 2024, 39(3): 321-329.
[10]	张文宇, 郭瑞华, 岳全鑫, 黄雅荣, 张国芳, 关丽丽. 高熵磷化物双功能催化剂的制备及高效电解水性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(11): 1265-1274.
[11]	谢天, 宋二红. 弹性应变对C、H、O在过渡金属氧化物表面吸附的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(11): 1292-1300.
[12]	张志民, 葛敏, 林翰, 施剑林. 新型磁电催化纳米粒子的活性氮释放与抗菌性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(10): 1114-1124.
[13]	李秋实, 殷广明, 吕伟超, 王怀尧, 李婧琳, 杨红光, 关芳芳. Na⁺/g-C₃N₄材料的制备及光催化降解亚甲基蓝机理[J]. 无机材料学报, 2024, 39(10): 1143-1150.
[14]	何倩, 唐婉兰, 韩秉锟, 魏佳元, 吕文轩, 唐昭敏. pH响应铜掺杂介孔硅纳米催化剂增强肿瘤化疗-化学动力学联合治疗的研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(1): 90-98.
[15]	王艳莉, 钱心怡, 沈春银, 詹亮. 石墨烯基介孔锰铈氧化物催化剂: 制备和低温催化还原NO[J]. 无机材料学报, 2024, 39(1): 81-89.