球形纳米CeO2粉体的合成开题报告

全文总字数：4025字

1. 研究目的与意义（文献综述）

目前，基于硅晶片的集成电路制造在现代半导体工业中占有相当大的比重。高度密集的电路和器件要求硅晶片达到原子尺度的平整且没有任何缺陷。二氧化铈（ceo₂）纳米颗粒则是化学机械碾磨法工艺的主要打磨材料之一。然而由于合成方法的限制，二氧化铈纳米颗粒均是有棱有角的不规则晶体颗粒，这些棱角影响了硅晶片打磨表面的平整度并带来划痕和缺陷，为进一步提高集成电路上的器件密度及电路质量带来了困难。ceo₂纳米粉体不仅可用于打磨硅晶片，还可广泛用于塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等领域[1]，由于纳米 ceo₂具有较多的氧空位和比较低的氧化还原电势的结构特点,纳米二氧化铈在环境保护方面还有着十分重要的作用，主要包括汽车尾气的净化、光催化降解有机污染物和湿式催化氧化及臭氧催化氧化废水^[2]。未来其还将在能源储存、转换以及生物医学等领域发挥重要作用。

铈原子的电子结构为 4f₂5d₀6s₂，通过电子的得失形成两种常见的价态铈(iii)和铈(iv)。铈元素最稳定的存在形式是 ceo₂。ceo₂是一种 n 型半导体。具有较为独特的萤石型晶体结构。每个铈阳离子被 8个o^2-包围，而每o^2-则由4个铈阳离子配位，这样的结构使得 ceo₂ 在失去大量氧原子形成许多氧空位后，仍能保持其萤石型结构，铈(iv)转化成铈(iii)保持其电荷平衡。ceo₂ 由于其特有的储放氧能力与价电子构型，很自然地受到了研究者的重视，另外由于掺杂后引起的晶格氧缺陷，使其催化活性得到显著提高，氧化铈基复合材料也越来越受到人们的关注^[3~4] 。

ceo₂的应用性能不仅与其纯度结构有关，还与粉体的粒度分散性以及形貌有关。目前,纳米颗粒通常在常温条件下进行制备,制备方法较多,如沉淀法^[5~7]、水热法^[8~9] ,微乳液法^[10~11]、溶胶 -凝胶法^[12~14]、模板法等。但由于ceo₂超细颗粒具有极大的表面活性, 在干燥、焙烧阶段均容易产生团聚、烧结,从而使合成的纳米粒子的粒径增大。这些方法存在试剂成本较高、设备要求苛刻或团聚严重等缺点。如何以简单的制备方法得到颗粒均匀、晶型良好的超细粉体并避免在干燥、焙烧阶段的团聚成为纳米二氧化铈的研究重点。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计主要内容

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－12 周：按照设计方案，进行相关实验。

第13-14周 整理数据，撰写并修改论文，准备答辩；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]anna yee, scott j.morrison, hicham idriss.a study of ethanolreactions over pt/ceo2 by temperature-programmed desorption and in situ ft -ir spectroscopy:evidence of benzene formation[j] .journal of catalysis, 2000, 191:30-45.

[2]jurriaan beckers, gadi rothenberg. sustainable selective oxidations using ceria-based materials[j]. green chem., 2010, 12: 939–948.

[3]yuan q, duan hh, li ll, et al.controlled synthesis and assembly of ceria–based nanomateria ls [j].j.collo id interface sci., 2009,335:151-167.