溶胶-凝胶法制备纳米氧化镧及底泥中重金属形态分析

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纳米稀土氧化物是一类具有广泛用途的纳米材料,由于其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,使其具有明显优于常规材料的性能。基于纳米氧化镧的重要作用,例如对黑索今RDX热分解反应的催化作用,超细或纳米级的La<,2>O<,3>使电子陶瓷的电性能、热性能和稳定性得到改善。本文对有机络合溶胶凝胶法制备纳米La<,2>O<,3>进行了研究,采用了一元羧酸硬脂酸、二元羧酸酒石酸、三元羧酸柠檬酸、四元羧酸乙二胺四乙酸作为络合剂制备纳米La<,2>O<,3>,考察了溶剂、焙烧温度对纳米La<,2>O<,3>性能的影响。通过沉淀溶解平衡、络合平衡和羧酸的离解平衡的计算,确定了络合反应的适宜条件。分别利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对络合剂和络合物进行了表征,确定络合物的形成;分析了凝胶的热分解过程,确定了凝胶的焙烧温度;确定了纳米La<,2>O<,3>粒径的大小和形貌。纳米La<,2>O的制备条件不同,其粒径也不相同,粒径范围在22~42nm之间,表明使用有机络合溶胶凝胶法制备的La<,2>O<,3>为纳米材料。 研究表明,以硬脂酸为络合剂,硬脂酸与硝酸镧摩尔比为4:1、反应温度90℃、反应时间2小时、焙烧温度900℃、焙烧时间3小时、随炉冷却,制备出La<,2>O<,3>的平均粒径约为20nm;以酒石酸为络合剂,酒石酸与硝酸镧的摩尔比为3:2、pH=6、反应温度80℃、反应时间2小时、焙烧温度800℃、焙烧时间3小时、随炉冷却,制备出La<,2>O<,3>平均粒径约为40nm。以柠檬酸为络合剂,柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为1:1、pH=7、反应温度90℃、反应时间3小时、焙烧温度900℃、焙烧时间3小时、随炉冷却,制备出La<,2>O<,3>平均粒径约为30nm。以EDTA为络合剂, EDTA与硝酸镧摩尔比为1:1、pH=6、反应温度80℃、反应时间3小时、焙烧温度900℃、焙烧时间3小时、随炉冷却,制备出La<,2>O<,3>平均粒径约为25nm。以上结果表明,不同络合剂所制备的纳米La<,2>O<,3>的粒径不同,粒径大小顺序为La<,2>O<,3>(硬脂酸)O<,3>(EDTA)O<,3>(柠檬酸)O<,3>(酒石酸)。说明以硬脂酸为络合剂所制备纳米La<,2>O<,3>的效果最好。 同时,采用五步连续萃提法,区分稀土矿周边河流底泥中的重金属(Cu、Co、Cd、Pb、Ni和Cr)的5种形态,并用原子吸收法测定了各形态的含量。
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