CeO_2纳米晶的添加对锂硫电池电化学性能的影响

以Ce(OH)4为原料,采用热分解法制备得到粒径小于10 nm的CeO2纳米晶。制备得到的CeO2纳米晶表面存在丰富的羟基和硝基,作为硫正极添加剂,一方面可以有效吸附硫和多硫化锂,抑制多硫化锂在电解液中的溶解和穿梭效应的发生,进而提高电池的循环性能。同时,可以改善电极和电解液之间的接触性,提高活性物质利用率。其中,含有5wt%的CeO2纳米晶的锂硫电池在0.1C和0.5C(1C=1675 m A/g)的充放电倍率下,100周之后放电比容量分别达750 m Ah/g和598 m Ah/g,远高于不含有CeO2纳米晶的523 m Ah/g和395 m Ah/g,同时,循环前后的电池阻抗也明显降低。

CeO_2纳米晶的制备及其谱学性能研究

以硝酸亚铈为原料,浓氨水为沉淀剂,在80℃反应3h并陈化9h制备得到了纯CeO2纳米晶。XRD分析结果表明产物属于立方晶系。透射电镜观察发现产物呈六边形结构,推测为多面体形CeO2的投影,粒径在10nm左右,分散性良好。沉淀剂浓度、反应温度及陈化时间等对产物的纯度及形貌有明显影响。碱浓度降低或陈化时间缩短都导致产物中出现Ce(OH)3杂质;延长陈化时间,产物粒径增大;若反应温度低于40℃,产物中出现大量Ce(OH)3杂质。拉曼光谱研究表明,纯CeO2纳米晶在465cm-1处有一振动峰,对应于立方萤石结构的F2g拉曼位移,而含有Ce3+杂质的产物则在600cm-1处还出现一小峰。荧光光谱研究发现,在波长为400nm的激发光下,CeO2纳米晶在465nm附近出现一个不对称发射光谱峰。

酒石酸络盐均相沉淀法制备CeO_2纳米晶的研究

以硝酸铈、酒石酸铵为原料,采用络合均相沉淀法制备了CeO2纳米晶。研究了酒石酸铈络合物的形成和沉淀的操作方式等因素的影响。用XRD,TEM和SEM等测试方法对样品进行了表征。从样品的SEM照片可以看到形貌为蓬松泡沫状多孔性立体结构,经HRTEM观察小颗粒具有很清楚的晶格条纹,说明这些小颗粒为CeO2纳米晶。

CeO_2∶Er^(3+)纳米晶的合成及上转换发光特性研究

采用燃烧法制备得到CeO2:Er3+纳米晶粉末。用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和荧光分光光度计等对CeO2:Er3+纳米晶的结构、形貌和上转换发光特性进行了研究。结果表明:所得到的纳米晶粒度均匀、结晶完好,属于立方萤石结构。上转换发光光谱的研究表明:在980nm红外光激发下,可以发现上转换荧光,分别来自于Er3+离子的2 H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。

从头开始理解形貌依赖的CuOx-CeO2相互作用

CuOx/CeO2催化剂在CO氧化反应中表现出高催化活性和显著结构敏感性.文献报道中CuOx/CeO2催化剂体系的合成条件差异较大,从而导致观察到的CuOx-CeO2相互作用存在较大争议.因此,系统研究并阐明CuOx/CeO2催化剂中CuOx-CeO2相互作用对于理解复杂的CuOx-CeO2界面催化作用具有重要的研究意义.近期发现,氧化物纳米晶的形貌可作为一种新的结构参数,在不改变氧化物催化剂组成的条件下实现其结构和性能的调控.本文以不同形貌CeO2纳米晶为载体,包括优先暴露{110}+{100}晶面的CeO2纳米棒、优先暴露{100}晶面的CeO2纳米立方体和优先暴露{111}晶面的CeO2纳米多面体,采用等体积浸渍方法合成了Cu担载量为0.025%~5%的CuOx/CeO2纳米晶催化剂,结合谱学和电镜表征方法,以及CO吸附原位红外光谱,系统研究了CuOx物种在不同形貌CeO2纳米晶上的结构演化及其催化CO氧化的构-效关系.结构表征结果表明, CuOx物种结构不仅依赖于Cu的担载量,也依赖于载体CeO2的形貌.随着Cu担载量的增加, CuOx物种优先沉积在CeO2的表面缺陷位,然后聚集和长大;同时伴随着CuOx物种从孤立Cu离子到与载体强/弱相互作用的CuOx团簇,高分散Cu O颗粒和大尺寸Cu O颗粒.孤立Cu^+离子和与载体弱相互作用CuOx团簇主要形成于CeO2纳米立方体的表面,这可能与CeO2纳米立方体暴露的氧终止CeO2{100}晶面相关.CO吸附原位红外结果表明, CuOx团簇与不同CeO2表面相互作用的强度顺序为:CeO2纳米棒暴露的{110}面>CeO2纳米多面体暴露的{111}面>CeO2纳米立方体暴露的{100}面.CeO2纳米立方体与Cu2+离子间相互作用弱于与Cu^+之间的,因此CeO2纳米立方体负载的CuOx物种在CO还原过程中容易停留在稳定的Cu^+中间物种;而CeO2纳米棒与Cu2+离子之间的相互作用强于与Cu^+之间的相互作用,因此CeO2纳米棒负载的CuOx物种在CO还原过程中容易形成金属铜.因此CO吸附原位红外光谱观察到CeO2纳米立方体负载CuOx催化剂中吸附在Cu^+的CO物种远远多于CeO2纳米棒负载CuOx催化剂.CO氧化反应结果表明, CuOx/CeO2催化剂表现出同时依赖于CuOx物种结构和CeO2形貌的结构敏感性.CuOx/CeO2催化剂活性表现出与CuOx/CeO2催化剂的CO还原性能的正相关性,说明中CuOx/CeO2催化CO氧化反应遵循Mv K反应机理.这些结果系统地关联了CeO2形貌, CuOx-CeO2相互作用, CuOx物种结构和CeO2还原性能, CuOx/CeO2催化CO氧化反应活性.

高温溶液法制备CeO_2纳米晶体及其紫外吸收性能研究

采用高温溶液法分解硝酸铈制备了不同形貌的CeO2纳米晶体。采用XRD、TEM和FTIR研究了表面活性剂和分解温度对纳米晶体尺寸、形貌和物相结构的影响。实验结果表明,控制表面活性剂的种类(如油胺、油酸、二甲基硅油)和数量,可以得到具有球形、线形、"四叶草"形和类四边形的纳米晶体。随着分解温度的提高,CeO2纳米晶体的形貌趋于完整,粒径逐渐变大。分解温度达到300℃时可以得到线形的CeO2纳米晶体,温度达到320℃得到的线形粒子的长径比可以达到45左右。通过紫外-可见光吸收光谱可知,所得不同形貌的CeO2纳米晶体均具有较好的紫外吸收性能和可见光的透过性能,所有样品对紫外光的吸收均达到90%以上,可以有效的用作紫外屏蔽材料。

CeO_2:Eu^(3+)纳米晶的水热合成和光学性能

以硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)、硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)、氨水(NH3·H2O)为原料和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,采用水热法制备了CeO2:Eu3+纳米晶,用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、透射电镜(TEM)、傅立叶红外(FT-IR)、拉曼光谱和荧光(FL)等手段对产品的结构和光学性能进行分析和表征。测试结果表明:CeO2:Eu3+是立方萤石结构的纳米晶体,铕以Eu3+形式进入CeO2晶格中致使其晶胞参数略增,晶粒尺寸减小。相比纯CeO2,CeO2:Eu3+的紫外-可见光吸收边发生些许红移,其中CeO2:Eu3+(9.0%)纳米晶的能带隙为2.84 e V。CeO2:Eu3+纳米晶在593,612和632 nm处发橙红光,其中非直接激发(356 nm)的CeO2:Eu3+(1.0%)的磁偶极跃迁(5D0→7F1)占主导,而直接激发(468 nm)的CeO2:Eu3+(5.0%)的电偶极跃迁(5D0→7F2)强度更大,两者均随焙烧温度升高而增强。

纳米结构CeO_2薄膜的阳极电沉积及腐蚀行为的研究现状

综述了暗态和光照条件下纳米结构CeO2薄膜的阳极电沉积工艺和机理的研究现状:在暗态条件下,CeO2薄膜的阳极电沉积过程遵循所谓的"碱化电沉积"机理;在光照的条件下,光生空穴加速了CeO2薄膜的阳极电沉积过程.本文同时指出了目前研究的不足之处:现有研究尚未对纳米结构CeO2薄膜的阳极电沉积行为及其腐蚀机理、电沉积电化学特征与薄膜结构和性能的关系等进行详细的探讨,光生电子对CeO2薄膜生长的影响尚未涉及.