In³⁺掺杂CeO₂的固溶度及其储氧能力

张世政¹，徐要辉¹，汪庭语¹，李锐星¹，才鸿年²

1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室2. 中国兵器装备集团公司

摘 要：以（CH₂OH）2和H₂O的混合溶液为溶剂,Ce（NO₃）₃?6H₂O和In（NO₃）₃?4.5H₂O分别为Ce和In源,采用溶剂热法在200℃下合成了前驱体,再经500℃焙烧2 h制备了In³⁺掺杂的CeO₂粉末.通过研究一系列In³⁺的添加浓度,得出In³⁺掺杂CeO₂中In³⁺的固溶度为1%（摩尔分数）.In³⁺掺杂对CeO₂形貌的影响不大,固溶In³⁺前后的CeO₂颗粒形貌均为层状结构,但当In³⁺的添加量高于固溶度时,出现了细碎的第二相颗粒.In³⁺饱和掺杂浓度时CeO₂粉末的比表面积高于未掺杂的CeO₂,达到100 m2/g,当In³⁺的添加量大于等于3%时比表面积有所下降.In³⁺添加量对储氧能力的影响为:首先,In³⁺的引入能够明显降低CeO₂的低温还原峰温度;其次,当In³⁺的添加量为饱和浓度1%时,CeO₂的低温储氧能力由未掺杂的3.6×10-4mol/g提高到4.4×10-4mol/g;当In³⁺的浓度大于等于3%时,试样的低温储氧能力先有所下降,随后趋于稳定.不同In³⁺添加量CeO₂粉末的晶格常数、氧空位浓度、比表面积和低温储氧能力都在1%In³⁺固溶度的位置出现了转折.低温储氧能力与比表面积和氧空位浓度都有关联,是二者综合作用的结果.

关键词：CeO2;In3+;掺杂;储氧能力;溶剂热;