高温水中表面修饰氧化铈纳米粒子的同步辐射研究

表面修饰的氧化铈纳米粒子表现新颖的光、电和催化特性，已广泛应用于燃料电池、汽车尾气处理、及医学的诊断与治疗制剂.本课题提出一种新的环境友好途径- - 以高温水为介质，通过温度和压力的变化来调控纳米粒子与有机表面修饰剂的相互作用，获得尺寸与表面形貌可控的纳米粒子。为揭示在高温水中，氧化铈纳米粒子表面修饰的结构机制，本课题拟研制连续进样及温度(25-400度)和压力(0.1-30Mpa)可控的样品室；同时，应用同步辐射原位小角X 射线散射和X射线吸收光谱研究温度、压力和有机表面修饰剂等因素对高温水热体系相行为的影响以及相关纳米粒子形貌、局域结构和电子结构变化，为纳米粒子的可控制备及其实用化提供实验和理论依据。另外，结合本课题研究而发展的流体样品室装置可扩大同步辐射在材料、生命和环境科学领域中的应用，揭示在不同热力学过程中的结构变化。

表面修饰的氧化铈纳米粒子表现新颖的光、电和催化特性，已广泛应用于燃料电池、汽车尾气处理、及医学的诊断与治疗制剂.本课题以水热环境为介质，通过温度和压力的变化来调控纳米粒子与有机表面修饰剂的相互作用，获得尺寸与表面形貌可控的纳米粒子。进一步借助有机－无机纳米复合体系的界面相互作用，控制氧化铈纳米粒子的过渡金属掺杂位点，以调控纳米粒子的形貌、电子结构、局域结构和催化性能。凭借原位同步辐射X-射线吸收谱学和小角散射实验装置，动态观察在成核和生长过程中的纳米粒子局域结构、电子结构和形态变化；建立高温原位实验装置，动态观察纳米粒子的储氧和释氧的过程，进而与氧化铈纳米粒子的一氧化碳催化氧化性能关联。这些研究结果为高效低成本的催化剂设计和制造提供重要的理论和实验依据。另外，结合本课题研究而发展的样品室或原位同步辐射实验装置可扩大同步辐射在功能材料中的应用，揭示在不同热力学过程中的结构变化。