In3+掺杂CeO2的固溶度及其储氧能力

金属学报, 2016, 52(5): 607-613. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00516

In3+掺杂CeO2的固溶度及其储氧能力

张世政 ^1, , 徐要辉 ^2, , 汪庭语 ^3, , 李锐星 ^4, , 才鸿年 ^5,

1.北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室,北京,100191

2.北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室,北京,100191

3.北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室,北京,100191

4.北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室,北京,100191

5.中国兵器装备集团公司,北京,100089

基金项目: 国家自然科学基金资助项目51372006 Supported by National Natural Science Foundation of China (No.51372006)

关键词： CeO2 , In3+ , 掺杂 , 储氧能力 , 溶剂热

SOLID SOLUBILITY AND OXYGEN STORAGE CAPABILITY OF In3+-DOPED CeO2

Keywords： CeO2 , In3+ , doping , oxygen storage capability , solvothermal

以(CH2OH)2和H2O的混合溶液为溶剂,Ce(NO3)3·6H2O和In(NO3)3·4.5H2O分别为Ce和In源,采用溶剂热法在200℃下合成了前驱体,再经500℃焙烧2h制备了In3+掺杂的CeO2粉末.通过研究一系列In3+的添加浓度,得出In3+掺杂CeO2中In3+的固溶度为1％(摩尔分数).In3+掺杂对CeO2形貌的影响不大,固溶In3+前后的CeO2颗粒形貌均为层状结构,但当In3+的添加量高于固溶度时,出现了细碎的第二相颗粒.In3+饱和掺杂浓度时CeO2粉末的比表面积高于未掺杂的CeO2,达到1 00 m2/g,当In3+的添加量大于等于3％时比表面积有所下降.In3+添加量对储氧能力的影响为:首先,In3+的引入能够明显降低CeO2的低温还原峰温度;其次,当In3+的添加量为饱和浓度1％时,CeO2的低温储氧能力由未掺杂的3.6× 10 4 mol/g提高到4.4×10-4 mol/g;当In3+的浓度大于等于3％时,试样的低温储氧能力先有所下降,随后趋于稳定.不同In3+添加量CeO2粉末的晶格常数、氧空位浓度、比表面积和低温储氧能力都在1％In3+固溶度的位置出现了转折.低温储氧能力与比表面积和氧空位浓度都有关联,是二者综合作用的结果.

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