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本论文利用溶剂热下的Kirkendall效应成功制备了Ce1-xTixO2纳米空心球,并对其进行了表征测试和性能研究。
以溶剂热合成的尺度均一的CeO2纳米球作为前躯体,通过加入Ti4+进行二次反应生成Ce1-xTixO2纳米空心球。得到的空心球具有CeO2的面心立方结构,形貌完整、大小均匀,粒径约为65nm。通过对反应条件的考察获得了最佳条件为:Ti/Ce=8/10,在1900C反应8h。温度是影响扩散速率的重要因素,反应温度低于1900C时得不到空心结构,高于190℃时,空心球出现大小不均,甚至球体破裂,杂质增多。在190℃条件下,当4/10≤Ti/Ce《8/10时得到的空心球效果比较理想,在此范围之外得不到空心结构或颗粒空心率不高、形貌不均,即使改变反应温度也是如此。延长反应时间会使球体壳层变薄,但不会改变产物结构。研究发现,Ce1-xTixO2纳米空心球的紫外吸收能力比纯CeO2变强,并且在蓝紫光区具有较强的发光性能。
另外,本论文还探索了利用Kirkendall效应制备Ce1-ZrxO2纳米管。在水热条件下成功制备出CeO2纳米棒前驱体,但是二次反应未得到管状产物,可能是由于单晶形式的前躯体的高稳定性不利于Kirkendall效应扩散。