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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳政諭
研究生(外文):Cheng-Yu Wu
論文名稱:二氧化鈰奈米粒子之合成與特性分析
論文名稱(外文):Synthesis and Characterization of CeO2 Nanoparticles
指導教授:曹以明曹以明引用關係蔣瑞光
指導教授(外文):Yi-Ming TsaoRay-Kuang Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:遠東科技大學
系所名稱:機械研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:二氧化鈰反應氣氛熱裂解法奈米粒子
外文關鍵詞:CeO2reaction atmospherethermal decomposition methodnanoparticle
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本研究主要關於以醋酸鈰於不同氣氛下利用熱裂解之方式快速合成出CeO2奈米片狀物與線狀物膠體之合成與產物鑑定。研究發現氣氛的選擇是重要的參數之一,若於氬氣下,所得之產物之結晶性相較於空氣下所獲得之產物為差,顯示反應氣氛足以影響反應產物之成核與成長。在同樣反應條件下,同時亦探討界面活性劑油酸(oleic acid)及油胺(oleylamine),在合成中之影響,實驗中亦發現若單用油酸一種界面活性劑雖有助於前驅物之溶解,但無法獲得CeO2之相,必須加入油胺促使CeO2晶相之析出。
油胺加入順序對合成物亦有影響:反應型態(1)--於反應前加入油胺,可在250℃反應10分鐘快速得到CeO2奈米片狀物。反應型態(2)--在溫度到達250℃再加入油胺,反應10分鐘後發現可獲得CeO2奈米線狀物。
此外,並針對反應型態(1),於不同溫度點取樣來做一系列探討,發現在較低溫的180℃時,反應30分鐘即能形成奈米線但結晶性差;於200℃時,反應30分鐘則能形成蝌蚪狀之產物;而在250℃時,反應10分鐘,則是形成前述之片狀物,隨時間之增加則粒子之間會有有向性連接(oriented-attachment)之現象發生,而這些組成之原因,可能是由於奈米粒子間之電雙極作用所造成。
再者,反應型態(2)--於不同反應時間取樣之研究發現,於250℃,10分鐘後即形成線狀物,其結晶性良好,且隨著反應時間之增加,線狀物會有組裝成片狀物之現象。所有產物均經由XRD、TEM、HR –TEM、Uv-Vis、TGA、ESCA等儀器來加以鑑定。
This study demonstrated a facile method for the fast synthesis of CeO2 nanoplates and nanowires via the thermal decomposition of a mixture of cerium acetate, oleic acid, oleylamine, and 1-octadecene under different atmospheres. The results revealed that the atmosphere is a important parameter for the fast formation of CeO2 Nanocrystals. Under optimized condition and atmosphere of air, the reaction time can be reduce form hours to only 10 minutes.
Results also appeared that both oleic acid and oleylamine are essential to the successful synthesis. Oleic acid is helpful to the dissolution of precursor, and oleylamine is helpful to the precipitation of the crystalline CeO2 nanophase.
The oleylamine can be added in two different ways which have effect on the shapes of the products : (method 1)-- oleylamine was added in the begging of experiment, under which plate-like CeO2 can be obtained at 250℃ for 10 minutes. (method 2)-- oleylamine was injected at 250℃, under which, the wire-like CeO2 can be obtain after 10 minutes.
In method 1, the evolution of reaction was also monitored at different reaction temperatures. It appeared at lower temperature (180℃) the product preffered in a form of wire. Raising the temperature to 200℃, some particle with appearance of combined wire and small plate appeared.
At 250℃, the nanoparticles have transformed to be plate-like. In method 2, the evolution upon different reaction time was also monitored.
It appeared that the as-formed nanowires were not stable upon time evolved. The nanowires were gradually transformed to CeO2 plate-like phase.
目錄
誌謝 I
中文摘要 IV
英文摘要 VI
目錄 VIII
表目錄 XI
圖目錄 XII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機及目的 7
第二章 理論基礎與文獻回顧 9
2-1奈米粒子之定義與物理性質 9
2-1-1 量子尺寸效應 9
2-1-2 小尺寸效應 10
2-1-3 表面效應 10
2-1-4 量子穿遂效應 11
2-2奈米粒子之合成 11
2-2-1 奈米粒子之合成 11
2-3 奈米粒子之成核與成長機制 16
2-3-1 異向成長機制 19
2-3-2 奈米粒子之自組裝 23
2-4 二氧化鈰之結構與物理特性 25
2-5 二氧化鈰之文獻回顧 28
第三章 研究方法...............………………………………………………....31
3-1 實驗流程 ..………...….…………………………………..........31
3-2 實驗藥品...……...…………………………………..……………33
3-3 實驗步驟……………………………………………..……………34
3-4 儀器鑑定………………….……………….……….……..……….36
第四章 結果與討論………………………………………………………...49
4-1 合成條件之探索.....…...……….…………………………..........49
4-1-1 前驅物之溶解……………………………………………...…..49
4-1-2 CeO2的析出….……..………………………………….……….50
4-2 CeO2合成參數之變化.....…………….………………………….57
4-2-1 反應溫度…………….………..……………………………….57
4-2-2 結晶促使劑加入之方式.……………………………………...58
4-3 CeO2奈米粒子之光學性質………….………..………………….78
第五章 結論………………………………………………………………...81
第六章 參考文獻………..….……………………………………………….82
自述…………….………..….……………………………………………….86
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