高分子凝胶改进铈锆固溶体的制备及表征

方一航¹，张梦贤¹，赵先锐¹，李志刚¹，王焕平²，陈卫平¹

1. 浙江省工量刃具检测与深加工技术研究重点实验室台州学院2. 中国计量学院材料科学与工程学院

摘 要：以不同摩尔比的Ce（NO3）4·6H2O和Zr（NO3）4·5H2O为固溶体原料,在其中添加适量的丙烯酰胺（C3H5NO）、N’N亚甲基双丙烯酰胺（C7H10N2O2）和过硫酸铵（（NH4）2S2O8）作为高分子凝胶剂,制备出高分子凝胶改进铈锆固溶体,研究了Ce/Zr比对铈锆固溶体性能的影响。结果表明,高分子用单体与网络剂的三维聚合网络,分散固溶体的粉体颗粒,煅烧高分子后形成多孔结构;上述两因素的协同作用促进了多孔纳米铈锆固溶体的形成。当C3H5NO与C7H10N2O2的质量比为5∶1、混合溶质的溶度为0.04 mol/L并经合适的热处理可以得到粒径为10-20 nm的铈锆固溶体。X射线衍射结果表明,Ce/Zr摩尔比为3∶7⁵∶5时固溶体为四方相结构;Ce/Zr摩尔比升至6∶4⁷∶3时固溶体为立方相结构;晶格常数随着Zr+的增多而减小。N2吸附-脱附实验结果表明,Ce/Zr摩尔比为6:4时固溶体具有优异的比表面积和孔结构数据:比表面积为120.5 m2·g-1;孔径达到8.12 nm;孔容高达0.22 cm3/g。扫描电镜观察结果显示,铈锆固溶体具有蜂窝状的多孔性结构。

关键词：有机高分子材料;铈锆固溶体;高分子凝胶;铈锆比;比表面积;