Page 158 - 《精细化工》2023年第9期

·2006· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

同 1.2 节。 生的轻微团聚导致粒径较大；而在共沉淀法制备过
2.2.1 XRD 分析 程中，晶粒在匀速搅拌下分散良好，晶粒粒径更小，
使用 XRD 分析 InZrO x 的晶相结构，探究合成 更有利于催化效果的提升。从表 1 可以看出，煅烧
方法以及煅烧温度对氧化物晶粒结晶度及粒径的影 温度提高，InZrO x 晶粒粒径也随之增加。推测是在
响，不同合成方法和煅烧温度下制得 InZrO x 的 XRD 煅烧过程中，纳米颗粒之间距离较小，导致颗粒表
谱图见图 2。由图 2 可知，纯 In 2 O 3 样品在 2θ=21.5°、 面的原子扩散到相邻颗粒表面，并与其对应的原子
30.5° 和 35.5° 处的 衍射 峰分别 归属 于体心 立方 键合形成稳定的化学键，从而导致小颗粒团聚生成
(bcc)-In 2 O 3 晶体的(211)、(222)和(400)晶面。从图 2 较大颗粒，导致 InZrO x 颗粒团聚、长大。因此，为
可以看到，InZrO x 的主衍射峰与纯 In 2 O 3 的主衍射峰 了避免 InZrO x 颗粒二次长大，煅烧温度应该选定在
基本相同。其中，在 2θ=21.6°处的(211)晶面能够明 550 ℃。在此温度下前驱物得以完全分解，生成结
显区分 In 2 O 3 晶体与 ZrO 2 晶体。因此，可以推测出 晶性良好的纳米颗粒。
无论是哪种合成方法得到的 InZrO x ，In/Zr 物质的量
表 1 不同煅烧温度下制得 InZr-C 的晶粒尺寸
比为 2∶1 的 InZrO x 均为 Zr 掺杂的 bcc-In 2 O 3 。 Table 1 Grain size of InZr-C prepared at different calcination

temperature
煅烧温度/℃

400 450 500 550 600
晶粒粒径/nm 10.6 10.4 10.9 11.7 12.3

2.2.2 SEM-EDS 分析
通过 SEM-EDS 对 InZrO x 进行形貌表征和能谱
分析，结果见图 3；InZrO x 的 EDS 元素分布情况见
表 2。

图 2 不同合成方法（a）和煅烧温度（b）下制得 InZrO x
的 XRD 谱图
Fig. 2 XRD patterns of InZrO x prepared at different synthesis 图 3 不同放大倍数下 InZr-550 ℃（a、b）和 InZr-H（c、d）
methods (a) and calcination temperatures (b) 的 SEM 图

由图 2a 还可以看出，共沉淀法合成的 InZr-C Fig. 3 SEM images of InZr-550 ℃ (a, b) and InZr-H (c, d)
at different magnifications
衍射峰较高，说明共沉淀法合成的 InZr-C 结晶度较
表 2 InZrO x 的 EDS 元素分布
高。图 2b 为共沉淀法不同煅烧温度下制得的 InZrO x
的 XRD 谱图。从图 2b 可以看出，煅烧温度较高的 Table 2 EDS element distribution of InZrO x
质量分数/%
InZr-500 ℃、InZr-550 ℃和 InZr-600 ℃的衍射峰较 InZrO x n(In)∶n(Zr)
In Zr O C
高，说明随着煅烧温度的升高，氧化物的结晶度不
InZr-550 ℃ 44.6 22.3 20.9 12.1 2.000∶1
断提高。通过 Debye-Scherrer 公式计算氧化物的晶 InZr-H 51.8 20.7 20.6 6.9 2.502∶1
粒粒径，结果见表 1。
计算可知水热法合成的 InZr-H 的晶粒粒径为 由图 3 可知，共沉淀法合成的 InZr-550 ℃晶
21.6 nm，几乎是共沉淀法合成的 InZr-C 晶粒粒径 体表面孔道结构丰富、疏松，有益于催化传质过
（11.7 nm）的两倍。这可能是因为在水热法制备过 程，不同煅烧温度下制得 InZrO x 的 SEM 图相差不
程中晶粒处于静止状态，初始晶体分散不均匀，产 大；水热法合成的氧化物 InZr-H 晶体的表面孔道