CeO2掺杂TiO2的制备及光催化性能

毕业论文开题报告毕业论文开题报告 题题 目 目 CeO2掺杂掺杂 TiO2的制备及光催的制备及光催 化性能化性能 学学 院 院 轻化工程学院轻化工程学院 专专 业 业 材料科学与工程材料科学与工程 学生姓名 学生姓名 朱凯朱凯 学学 号 号 1104100036 年级 年级 2011 级级 指导教师 指导教师 刘刘 洪洪 完成时间 完成时间 2013 年年 11 月月 5 日日 西昌学院毕业论文开题报告 流变相法制备 CexZr1 xO2微粉的研 究 1 一 主要研究内容 研究意义及预期目标 一 研究内容 利用含有结晶水的原料通过流变相法制备铈锆氧化物固溶体 在制备过程中研究 不同的铈锆原料配比 不同的焙烧温度 不同的焙烧时间对产物的影响 用相关仪器 表征 分析不同的工艺条件对生成产物产生的影响 二 研究意义 随着人们的生活水平越来越好 汽车已进入寻常百姓家 因此这使流动的污染源 汽车排放的尾气对环境的污染也日趋严重 而 CeO2以其所特有的快速可逆的 Ce3 Ce4 氧化还原循环而被应用于汽车尾气净化的三效催化剂中作为储氧材料 CeO2 不仅能在贫氧时提供 CO 和 CHx氧化时所需的氧 而且 Ce2O3在富氧时还能还原存在 于废气中的 NOx以储存氧 由于 CeO2的这种可逆的氧化还原反应主要在其表面上进 行 因此要求其具有较大的比表面积 但由于纯的 CeO2容易在高温下发生烧结 使 其颗粒长大导致其比表面积减小 同时它还容易与汽车尾气催化剂载体 Al2O3 在 高温下作用生成 CeAlO3 从而使其催化活性降低 近年来 掺杂了 Zr4 的铈锆氧化物固溶体作为汽车尾气净化的三效催化剂中的重 要组分引起了国内的广泛关注 研究表明 由于 Zr4 的半径 0 084nm 比 Ce4 的半 径 0 097nm 要小 掺杂一定量的 Zr4 使其进入 CeO2的晶格 导致其晶格常数减小 从而形成晶格畸变和缺陷 增加了氧的活动能力 使其储氧能力增加 由于铈锆复合 氧化物在一定温度下焙烧一定的时间后会形成单一的晶型 使其晶格常数介于纯的 ZrO2和纯的 CeO2之间 因此两种氧化物形成了固溶体 一般来说 由于固溶体的晶 型单一 因此在物性分析中它会表现出均一性 这种均一性使其与一般的机械混合物 和复合氧化物相比 更好的储氧能力和氧化还原能力 因此铈锆氧化物固溶体更加具 有使用价值 同时铈锆氧化物固溶体的热稳定性较高 使其在三效催化剂中得到更加 广泛的应用 铈锆氧化物固熔体 CexZr1 x O2 的制备方法要有 沉淀法 氧化物高温焙烧法 氧化物高能球磨法 水热法 溶胶 凝胶法 化学削锉法以及络合法等 不同的制备 方法对 Cex Zr1 xO2的比表面积 晶相和氧化还原性能有很大的影响 这些方法各有优缺 西昌学院毕业论文开题报告 流变相法制备 CexZr1 xO2微粉的研 究 2 点 从国内外现有的研究成果来看 在制备铈锆氧化物固溶体时 应进一步解决的问题 有 1 提高固溶体的比表面积和贮氧能力 2 提高固溶体的热稳定性和抗 SO2中毒能 力 3 简化制备工艺 降低成本 以便于工业化应用 本论文在比较了各制备方法的优缺点后 选择了一种较新的制备方法 流变相法反应 制备铈锆固溶体 流变相法是将流变学与化学合成相结合的一种新的制备方法 使用 该方法时 反应体系中有流变性物质参与反应 流变性物质一般具有复杂的结构或组 成 它既有液态的性质 又有固态的性质 可以说是 似液非液 似固非固 因此流 变性物质是可以流动或缓慢流动的宏观均匀的复杂体系 流变相法制备过程更简单 反应更充分 同时无需溶剂 减少污染源 而且能耗低 效率高 经济 节能 三 预期目标 在制备过程中探究不同工艺条件对产物产生的影响 确定适宜工艺条件制备催化 性能较好的 CeO2 TiO2掺杂物 二 拟采用的技术路线 研究方法及步骤 一 技术路线 配比称量 混合粗磨 恒温干燥 恒温煅烧 产物精磨 二 研究方法 利用球磨法制备以不同配比 不同焙烧温度 不同焙烧时间所得到的产物 通过 仪器检测 甲基橙光催化试验 分析各工艺条件对产物的影响 得到能制备出性能较 好的掺杂物的工艺条件 三 步骤 第一阶段为准备阶段 通过对与论文相关的中外文资料文献的阅读理解 选择合 适的原料 合适的制备方法 第二阶段为实验阶段 通过利用不同的原料配比 不同的粒径 不同的焙烧温度 不同的焙烧时间制备出产物 将固体反应物配比称量后球磨 然后在不同的温度下焙 烧不同的时间 得到 CeO2 TiO2掺杂物 第三阶段为检测阶段 用仪器对 CeO2 TiO2掺杂物进行检测 分析各工艺条件对 西昌学院毕业论文开题报告 流变相法制备 CexZr1 xO2微粉的研 究 3 产物的影响 得到能制备出性能较好的 CeO2 TiO2掺杂物的工艺条件 第四阶段为试验阶段 用制得的 CeO2 TiO2掺杂物对紫外光照射甲基橙实验进行 催化作用 得到不同工艺制备的 CeO2 TiO2掺杂物的催化性能 三 进度计划 第一阶段 2014 9 2014 11 完成与论文相关的中外文资料文献的收集 第二阶段 2013 11 2013 12 整理资料并撰写文献综述和开题报告 正式确 立课题 第三阶段 2015 3 2015 4 全面开展毕业论文的实验 第四阶段 2015 4 2015 5 总结实验的结果 提炼该实验的特点 完成总结 报告并结题 四 所需条件及落实措施 完成毕业论文的实验条件是烘箱 差热 热重分析仪 马沸炉 X 射线衍射仪等仪 器 以及氧化钛 硝酸铈 甲基橙等药品 部分药品是从实验室领取 实验室没有的 药品需要购买 仪器则为实验室现有器材 五 参考文献 1 陈伟 汽车尾气净化催化剂用 CexZr1 xO2 固溶体的研究进展 J 内蒙古石油化工 2010 13 7 11 2 赵建军 刘源 汽车尾气净化催化剂用 CexZr1 xO2固溶体的研究进展 J 稀土 2002 23 3 52 57 3 张磊 刘源 白雪 大比表面积铈锆氧化物固溶体的制备 J 中国稀土学报 2002 20 卷 专辑 西昌学院毕业论文开题报告 流变相法制备 CexZr1 xO2微粉的研 究 4 4 姚青 田群 陈宏德等 柠檬酸溶胶 凝胶法制备铈锆固溶体的物性和氧化还原特性研 究 J 中国科学院研究生院学报 2006 23 1 5 胡胜伟 俞建长 丁剑等 表面活性剂辅助铈掺杂纳米氧化锆的合成与表征 J 福州大 学学报 2006 34 2 236 239 6 翟彦青 刘源 王丽 超临界干燥法制备铈锆氧化物固溶体 J 内蒙古工业大学学报 2001 20 4 245 249 7 傅虹虹 陈萍华 蒋华麟等 沉淀法制备铈掺杂氧化锆陶瓷粉体材料的研究 J 天津化 工 2012 26 3 13 16 8 罗孟飞 林瑞 陈敏等 Ce Zr O 固溶体的制备和表征 J 中国稀土学报 2000 18 1 35 37 9 冯长根 张江山