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基本信息

項目名稱：
納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的合成與應(yīng)用
小類：
能源化工
簡介：
納米氧化鈰有異常優(yōu)良的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化催化材料、光催化劑、防腐涂層、氣體傳感器、燃料電池等方面。目前氧化鈰的制備工藝復(fù)雜，研發(fā)一種新的制備納米氧化鈰的方法，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。 剛果紅染料在生產(chǎn)和使用過程中流失率高，如不經(jīng)過處理直接排放，對環(huán)境的危害作用很大。傳統(tǒng)的處理方法效果很不理想，納米結(jié)構(gòu)的氧化鈰在印染廢水治理方面嶄露頭角。
詳細(xì)介紹：
一、原理和實驗方法 本發(fā)明采用化學(xué)共沉淀法在室溫下制備得到納米結(jié)構(gòu)氧化鈰（納米顆粒、納米棒、納米顆粒和納米棒的混合結(jié)構(gòu)，如圖1），然后用其降解剛果紅廢水。降解效果如圖2-4。 二、創(chuàng)新點(diǎn) 1、采用化學(xué)共沉淀法，室溫下制備納米結(jié)構(gòu)氧化鈰。不需要高溫煅燒，實驗設(shè)備簡單，成本低，反應(yīng)條件簡單，反應(yīng)過程易于控制，反應(yīng)均勻。 2、不同比例、不同結(jié)構(gòu)的納米氧化鈰催化降解剛果紅廢水。降解在常溫常壓下進(jìn)行，操作簡單，降解速度快，條件容易控制，節(jié)能廉價，氧化鈰可重復(fù)回收利用。 三、應(yīng)用前景 本發(fā)明中納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的制備方法簡單，對于合成新的納米結(jié)構(gòu)和改進(jìn)其制備方法具有重要的指導(dǎo)作用。納米結(jié)構(gòu)氧化鈰可重復(fù)用于處理剛果紅廢水，解決了染料廢水難以生物降解，直接危害人體健康，嚴(yán)重破壞水體、土壤等問題，改善人類的生存環(huán)境。

作品圖片

  • 納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的合成與應(yīng)用
  • 納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的合成與應(yīng)用
  • 納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的合成與應(yīng)用
  • 納米結(jié)構(gòu)氧化鈰的合成與應(yīng)用

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1、目的和基本思路：納米氧化鈰有異常優(yōu)良的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化催化材料、光催化劑、防腐涂層、氣體傳感器、燃料電池等方面。目前氧化鈰的制備工藝復(fù)雜，研發(fā)一種新的制備方法，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。 剛果紅染料在生產(chǎn)和使用過程中流失率高，如不經(jīng)過處理直接排放，嚴(yán)重危害環(huán)境。傳統(tǒng)的處理方法效果很不理想，目前納米氧化鈰在印染廢水治理方面嶄露頭角。 本發(fā)明采用在室溫下合成了納米氧化鈰并用其處理剛果紅染料廢水，獲得了一種簡易、高效、低成本合成納米氧化鈰和處理剛果紅染料廢水的新方法。 2、創(chuàng)新點(diǎn)：①采用化學(xué)共沉淀法，室溫下合成納米氧化鈰。不需要高溫煅燒，實驗設(shè)備簡單，成本低，反應(yīng)條件簡單，反應(yīng)過程易于控制，反應(yīng)均勻。②不同質(zhì)量、不同形貌納米氧化鈰催化降解剛果紅廢水。常溫常壓下進(jìn)行，操作簡單，降解速度快，條件容易控制，循環(huán)利用，節(jié)能、廉價。 3、技術(shù)關(guān)鍵：在本發(fā)明中，影響納米氧化鈰形成的因素：鈰鹽，CTAB量，反應(yīng)和陳化時間；影響剛果紅溶液降解的因素：納米氧化鈰的形貌和質(zhì)量，剛果紅溶液的濃度，溫度等。 4、主要技術(shù)指標(biāo)：①本發(fā)明中，納米氧化鈰的合成和剛果紅溶液的降解均在室溫下完成。②納米顆粒粒徑為5-10 nm；納米棒長度100-200 nm，直徑12 nm；納米顆粒和納米棒混合結(jié)構(gòu)中，納米顆粒粒徑為5-10 nm，納米棒長度100-150 nm，直徑14 nm。③不同形貌納米氧化鈰第一次和第二次降解剛果紅溶液的最佳降解率達(dá)95%以上。

科學(xué)性、先進(jìn)性

納米結(jié)構(gòu)的制備方法有多種，其中室溫制備或低溫制備納米氧化鈰結(jié)構(gòu)已有報道。而利用化學(xué)共沉淀法制備過程中，通常會采用高溫焙燒得到不同粒徑的納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中采用化學(xué)共沉淀法室溫下利用CTAB和氯化鈰合成氧化鈰納米顆粒、納米棒、納米顆粒和納米棒混合結(jié)構(gòu)。具有實驗設(shè)備簡單，低成本，反應(yīng)條件簡單，反應(yīng)過程易于控制，反應(yīng)均勻且易合成不同形貌納米氧化鈰的優(yōu)點(diǎn)。 氧化鈰處理剛果紅染料廢水，國內(nèi)北京化工大學(xué)郭廣生等專利報道了“納米氧化鈰顆粒處理活性藍(lán)染料廢水”。國外文獻(xiàn)中，中山大學(xué)Lu Xihong報道了利用氧化鈰納米線處理剛果紅廢水。這說明納米級稀土材料成為治理染料廢水的新方法。而本發(fā)明采用自有技術(shù)合成不同氧化鈰納米結(jié)構(gòu)，并用于處理剛果紅廢水。 綜上所述，本發(fā)明提出了室溫下化學(xué)共沉淀法利用CTAB和氯化鈰合成不同的納米氧化鈰（氧化鈰納米顆粒、納米棒、納米顆粒和納米棒混合結(jié)構(gòu)），同時，利用得到的氧化鈰納米結(jié)構(gòu)處理剛果紅染料廢水，國內(nèi)外公開文獻(xiàn)中未見其它相同報道。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

榮獲云南大學(xué)學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎 第六屆云南高校青年學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎

作品所處階段

實驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

現(xiàn)場演示 圖片 樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：1、不需要高溫煅燒，在室溫下合成不同形貌納米氧化鈰，實驗設(shè)備簡單，成本低，反應(yīng)條件簡單，反應(yīng)過程易于控制，反應(yīng)均勻。2、降解剛果紅染料廢水在常溫常壓下進(jìn)行，操作工藝簡單，降解率達(dá)到95%以上，降解速度快，條件容易控制，降解產(chǎn)物純凈（通過實驗儀器分析，染料剛果紅廢水基本降解完全），高效廉價，氧化鈰可重復(fù)回收利用。對生態(tài)環(huán)境和人類健康將產(chǎn)生巨大的影響。

同類課題研究水平概述

國內(nèi)外報道顯示，納米氧化鈰的制備方法有多種，其中室溫制備或低溫制備納米氧化鈰已有報道，如室溫（濕）固相化學(xué)反應(yīng)法、室溫自蔓延法、超聲霧化法。而利用化學(xué)共沉淀法制備過程中，通常會采用高溫焙燒得到不同粒徑的納米結(jié)構(gòu)。本人2010年報道了采用化學(xué)共沉淀法室溫下利用CTAB和氯化鈰合成氧化鈰納米顆粒，并相繼通過實驗用化學(xué)共沉淀法室溫下得到氧化鈰納米棒，納米顆粒和納米棒混合結(jié)構(gòu)。本實驗方法具有實驗設(shè)備簡單，低成本，反應(yīng)條件簡單，反應(yīng)過程易于控制，反應(yīng)均勻且易合成不同形貌納米氧化鈰的優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見其它相同報道。 本發(fā)明制備的納米氧化鈰可廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化催化材料、光催化劑、防腐涂層、氣體傳感器、燃料電池、離子薄膜、拋光材料等方面，為社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來了巨大的影響。 近年來，納米結(jié)構(gòu)的氧化鈰在印染廢水治理方面也獲得了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，利用本發(fā)明得到的納米氧化鈰結(jié)構(gòu)處理染料剛果紅廢水，降解在常溫常壓下進(jìn)行，操作工藝簡單，降解速度快，條件容易控制，節(jié)能廉價。降解率達(dá)到95%以上，降解時間快（2-180 min左右），降解產(chǎn)物純凈（通過實驗儀器分析，染料剛果紅廢水基本降解完全）等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外公開文獻(xiàn)中未見其它相同報道。本發(fā)明能高效地治理染料剛果紅廢水，并可以循環(huán)利用，對生態(tài)環(huán)境和人類健康將產(chǎn)生極大的作用。
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