Ceriate lanthan (La2Ce2O7): tổng hợp thủy nhiệt, đặc trưng và tính chất quang học

International Nano Letters - Tập 5 - Trang 101-107 - 2015
Shahin Khademinia1, Mahdi Behzad1
1Department of Chemistry, Semnan University, Semnan, Iran

Tóm tắt

Bột nano La2Ce2O7 được tổng hợp thông qua phản ứng thủy nhiệt trong nước khử ion (S1) và trong dung dịch NaOH 2 M (S2) ở 180 °C trong 48 giờ. La(NO3)3·H2O và (NH4)2Ce(NO3)6 được sử dụng với tỉ lệ mol 1:1 của La:Ce làm nguyên liệu. Các vật liệu thu được được kết tinh trong cấu trúc tinh thể lập phương với nhóm không gian. Các vật liệu đã tổng hợp được đặc trưng bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X bột và quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier. Để nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch bazơ đến hình thái của các vật liệu thu được, hình thái của các vật liệu được tổng hợp đã được nghiên cứu bằng kỹ thuật kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường. Kỹ thuật này cho thấy rằng hình thái của các mẫu La2Ce2O7 đã thay đổi từ dạng hạt sang cấu trúc hình que khi có mặt dung dịch bazơ. Việc tinh chỉnh thông số ô tinh thể cho thấy rằng các thông số này lớn hơn cho S2 so với S1. Tính quang phát quang và quang phổ tử ngoại nhìn thấy của các vật liệu nano được tổng hợp cũng đã được điều tra.

Từ khóa

#La2Ce2O7 #tổng hợp thủy nhiệt #đặc trưng vật liệu #tính chất quang học #hình thái học

Tài liệu tham khảo

Thomson, J.B., Armstrong, A.R., Bruce, P.G.: An oxygen-rich pyrochlore with fluorite composition. J. Solid State Chem. 148, 56–62 (1999) Kishimoto, H., Omata, T., Otsuka-Yao-Matsuo, S., Ueda, K., Hosono, H., Kawazoe, H.: Crystal structure of metastable κ-CeZrO4 phase possessing an ordered arrangement of Ce and Zr ions. J. Alloys Compd. 312, 94–10 (32000) Haynes, D.J., Berry, D.A., Shekhawat, D., Spivey, J.J.: Catalytic partial oxidation of n-tetradecane using pyrochlores: effect of Rh and Sr substitution. Catal. Today 136, 206–213 (2008) Kieffer, R., Fujiwara, M., Udron, L., Souma, Y.: Hydrogenation of CO and CO2 toward methanol, alcohols and hydrocarbons on promoted copper-rare earth oxides catalysts. Catal. Today 36, 15–24 (1997) Matsuhira, K., Wakeshima, M., Hinatsu, Y., Takagi, S.: J. Phys. Soc. Jap. 80 (2011) Brik, M.G., Srivastava, A.M., Avram, N.M.: Enhanced phytoremediation potential of polychlorinated biphenyl contaminated soil from e-waste recycling area in the presence of randomly methylated-[beta]-cyclodextrins. Opt. Mater. 33, 1671–1676 (2011) Ross, K.A., Yaraskavitch, L.R., Laver, M., Gardner, J.S., Quilliam, J.A., Meng, S., Kycia, J.B., Singh, D.K., Proffen, T., Dabkowska, H.A., Gaulin, B.D.: Dimensional evolution of spin correlations in the magnetic pyrochlore Yb2Ti2O7. Phys. Rev. B. 84, 174442 (2011) Gill, J.K., Pandey, O.P., Singh, K.: Ionic conductivity, structural and thermal properties of pure and Sr2+ doped Y2Ti2O7 pyrochlores for SOFC. Solid State Sci. 13, 1960–1966 (2011) Yamamura, H.N.H., Nishino, H., Kakinuma, K., Nomura, K.: Crystal phase and electrical conductivity in the pyrochlore-type composition systems, Ln2Ce2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Eu, Gd, Y and Yb). J. Ceram. Soc. Jpn. 1300, 902–906 (2003) Lin, B., Wang, S.L., Liu, X.Q., Meng, G.Y.: Stable proton-conducting Ca-doped LaNbO4 thin electrolyte-based protonic ceramic membrane fuel cells by in situ screen printing. J. Alloys Compd. 478, 355 (2009) Yan, L., Sun, W., Bi, L., Fang, S., Tao, Z., Liu, W.: Effect of Sm-doping on the hydrogen permeation of Ni–La2Ce2O7 mixed protonic–electronic conductor. Int. J. Hydrogen Energy 35, 4508 (2010) Lopes, F.W.B., de Souza, C.P., de Morais, A.M.V., Dallas, J.P., Gavarri, J.R.: Determination of RE2Ce2O7 pyrochlore phases from monazite–allanite ores. Hydrometallurgy 97, 167–172 (2009) Fang, S.M., Bi, L., Yan, L.T., Sun, W.P., Chen, C.S., Liu, W.: CO2-resistant hydrogen permeation membranes based on doped ceria and nickel. J. Phys. Chem. C 114, 10986–10991 (2010) Tao, Z.T., Bi, L., Fang, S.M., Liu, W.: A stable La1.95Ca0.05Ce2O7−δ as the electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells. J. Power Sources 195, 3481–3484 (2010) Zhu, Z.W., Yan, L.T., Liu, H.W., Sun, W.P., Zhang, Q.P., Liu, W.: A mixed electronic and protonic conducting hydrogen separation membrane with asymmetric structure. Int. J. Hydrogen Energy 37, 12708–12713 (2012) Weng, S.F., Wang, Y.H., Lee, C.S.: Autothermal steam reforming of ethanol over La2Ce2−x Ru x O7 (x = 0–0.35) catalyst for hydrogen production. Appl. Catal. B 134–135, 359–366 (2013) Besikiotis, V., Knee, C.S., Ahmed, I., Haugsrud, R., Norby, T.: Crystal structure, hydration and ionic conductivity of the inherently oxygen-deficient La2Ce2O7. Solid State Ion. 228, 1–7 (2012) Wang, Y., Wang, C., Li, C., Cheng, Y.L., Chi, F.: Influence of different surfactants on crystal growth behavior and sinterability of La2Ce2O7 solid solution. Ceram. Inter. 40, 4305–4310 (2014) Song, Z.H., Ge, C.X., Gang, L., Li, W.X., dan, D.X.: Influence of Gd2O3 addition on thermophysical properties of La2Ce2O7 ceramics for thermal barrier coatings. J. Eur. Ceram. Soc. 32, 3693–3700 (2012) Song, Z.H., Yuan, W., Gang, L., Ge, C.X., Li, W.X.: Investigation about thermal conductivities of La2Ce2O7 doped with calcium or magnesium for thermal barrier coatings. J. Alloys Compd. 537, 141–146 (2012) Ma, W., Dong, H., Guo, H., Gong, S., Zheng, X.: Thermal cycling behavior of La2Ce2O7/8YSZ double-ceramic-layer thermal barrier coatings prepared by atmospheric plasma spraying. Sur. Coat. Tech. 204, 3366–3370 (2010) Ling, Y.H., Zhang, X.Z., Wang, S.L., Zhao, L., Lin, B., Liu, X.Q.: A cobalt free SrFe0.9Sb0.1O3-d cathode material for proton-conducting solid oxide fuel cells with stable BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-d electrolyte. J. Power Sources 195, 7042–7045 (2010) Ma, W., Gong, S., Li, H., Xu, H.: Novel thermal barrier coatings based on La2Ce2O7/8YSZ double-ceramic-layer systems deposited by electron beam physical vapor deposition. Sur. Coat. Tech. 202, 2704–2708 (2008) Wang, C., Huang, W., Wang, Y., Cheng, Y., Zou, B., Fan, X., Yang, J., Cao, X.: Synthesis of monodispersed La2Ce2O7 nanocrystals via hydrothermal method: a study of crystal growth and sintering behavior. Int. J. Refract Metals Hard Mater. 31, 242–246 (2012) Bae, J.S., Choo, W.K., Lee, C.H.: The crystal structure of ionic conductor La x Ce1−x O2-x/2. J. Eur. Ceram. Soc. 24, 1291–1294 (2004) Ma, W., Ma, Y., Gong, S., Xu, H., Cao, X.: Thermal cycling behavior of lanthanum-cerium oxide thermal barrier coatings prepared by air plasma spraying. High-performance ceramics IV, PTS 1-3. Key Eng. Mater. 336–338, 1759–1761 (2007) Méndez, M., Carvajal, J.J., Cesteros, Y., Aguiló, M., Díaz, F., Giguère, A., Drouin, D., Martínez-Ferrero, E., Salagre, P., Formentín, P., Pallarès, J., Marsal, L.F.: Sol–gel Pechini synthesis and optical spectroscopy of nanocrystalline La2O3 doped with Eu3+. Opt. Mater. 32, 1686–1692 (2010) Liu, X., Yan, L., Zou, J.: Tunable cathodoluminescence properties of Tb3+-doped La2O3 nanocrystalline phosphors. J. Electrochem. Soc. 157, P1–P6 (2010) Hu, B.C., Liu, H., Dong, W., Zhang, Y., Bao, G., Lao, C., Wang, Z.L.: La(OH)3 and La2O3 nanobelts—synthesis and physical properties. Adv. Mater. 9, 470–474 (2007) Li, L., Bing, Y.: CeO2–Bi2O3 nanocomposite: two step synthesis, microstructure and photocatalytic activity. J. Non-Cryst. Sol. 355, 776–779 (2009) Ansari, A.A., Singh, S.P., Malhotra, B.D: Optical and structural properties of nanostructured CeO2:Tb3+ film. J. Alloy Compd. 509, 262–265 (2011)