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超细CeO2基纳米颗粒的合成过程:在一个典型的合成过程中,2 - 6 mmol的硝酸铈铵和适量的待掺杂金属的乙酰丙酮盐
(Cu, Sm, Co)溶解在20ml油胺中,反应混合物在磁力搅拌下加热到100 °C,直到形成清亮的溶液。随后,将反应温度提高到300℃,并在该温度下保持1 h。然后,将混合物冷却到室温,通过添加大量的乙醇来沉淀纳米颗粒,并在9000转/分的转速离心10 min。同时,为了去除多余的未键合的油胺分子和其他反应副产物,将颗粒在正己烷中再分散,用乙醇沉淀,再次离心分离。以上步骤重复三次。
以下着做分析,不同元素掺杂的超细CeO2纳米颗粒的拉曼图。这些是典型的二氧化铈和二氧化铈基材料,在约464 cm−1处表现出一个强峰,该峰归属于CeO8立方体中Ce−O键三简并F2g光学模式对称伸缩振动。一般地,F2g振动波速的红移与颗粒尺寸的减小直接相关,这是由于粒子的有限的尺寸和晶格参数的变化引起的声子限制。在本研究中掺杂材料Cu-CeO2,Co-CeO2和Cu-Co-CeO2的F2g振动峰的红移可能源于Cu和Co原子的掺杂效应,而与晶体的尺寸无关,因为这三者的颗粒尺寸都接近3 nm。同时,掺杂后Cu-CeO2,Co-CeO2和Cu-Co-CeO2纳米颗粒的F2g拉曼峰半峰全宽度从铈的16.8 cm−1增加到26.1 cm−1。这种现象与氧化铈内部缺陷增加有关,而与晶体尺寸无关。在文献中已知,这个F2g拉曼峰的对称性很容易受到体相晶格氧的有序性的影响,因为这些晶格氧排列的的无序性(晶体内部局部不对称性)是由颗粒内部的氧空位和掺杂引起的。因此,相比较CeO2裸颗粒,Cu,Co元素掺杂的超细CeO2纳米颗粒的拉曼图的F2g振动峰的朝低波速移动,伴随峰强度的降低和宽度的增加,这表面过渡金属均匀的掺杂到CeO2晶格里面,形成了固溶体。 此外,在这些不同元素掺杂的CeO2纳米颗粒拉曼光谱图中,600 cm−1处的拉曼峰通过反卷积化可以分成两个峰(缺陷类型D1和D2)。具体的,600 cm−1 (D2)处的拉曼峰归属于Ce3+−Ce4+离子对(本征缺陷)的存在。另一方面,在~ 540 cm−1的波段(D1)与氧空位(Ov)有关,后者来源于Ce4+被Cu2+/Co2+等掺杂元素所取代(外在缺陷)
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GMT+8, 2024-11-23 05:09
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