论文摘要
稀土元素由于具有4f电子特性，使其元素及其化合物具有许多特殊的性能。稀土氧化铈作为汽车尾气催化剂、低温液气转换器、高能量燃料电池和氧气储存气等方面有着广范的应用。稀土磷酸铈在离子交换、荧光材料、导体材料、催化剂材料等方面有着广泛的应用前景。本文以铈盐为无机源、表面活性剂和有机小分子为模板剂，在水热条件下通过改变模板剂类型，反应pH值，反应温度、时间，反应物配比等条件合成介孔氧化铈和介孔磷酸铈。采用小角XRD衍射、大角XRD衍射、N2吸附-脱附等温线、电镜分析、FTIR、TG／DTA、XPS等手段对所得介孔材料的介观结构、晶相组成、表面织构特征、微观形貌、化学结构、表面化学状态等特征进行了表征。结果表明，采用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）为模板剂，均匀沉淀法合成了层状介孔CeO2结构。该结构是由孔径在6～7nm左右的介孔结构构成，且产物具有结晶性良好的立方萤石型CeO2晶体结构。控制尿素的水解，获得了不同pH值下的反应产物，发现反应体系pH值在5～6之间时产物为立方萤石型CeO2、6～8时为立方萤石型CeO2与六方型Ce（OH）CO3的混合物、大于8则为六方型CeCO3OH。以硝酸铈铵为铈源、非表面活性剂β-环糊精与三乙胺为混合模板剂、NH3-H2O为沉淀剂合成出了具有规整孔道结构的介孔材料。产物的介孔结构有序性，随着不同的反应时间及反应温度发生变化。反应物在80℃下反应48h所得到的样品的孔道结构最规整。只采用三乙胺作模板剂合成的样品中经表征未出现明显介孔特征，而只采用β-环糊精作模板剂合成的样品中虽出现介孔特征但孔道有序度较差，由两种物质共同作用所形成的混合模板剂与无机铈源作用生成的样品孔道结构最规整，孔径分布较好。采用中性表面活性剂十八胺为模板剂、硫酸铈为铈源，在水热条件下合成具有介孔结构的CePO4。该CePO4为层状介孔结构，且产物具有结晶性良好的单斜晶系的独居石CePO4晶体结构。调整无机铈源与表面活性剂含量，实现磷酸铈介孔孔径在5.46nm～9.16nm之间可调。该介孔材料的最大比表面积高达113.2 m2·g-1，孔体积为0.25 ml·g-1。在450℃煅烧去除的结构中的表面活性剂后，仍保持介孔结构。