【摘要】：氢等离子体条件下合成，不但可以获得球形的纳米颗粒，也可以获得其他不同形态的纳米结构。在氢气等离子体条件下可以生长出多面体的机理尚还不很清楚，一个可能的原因是Ce蒸汽在离开等离子体后会快速冷却凝聚成纳米颗粒，由于冷却速度太快，纳米颗粒晶粒的生长受到抑制，很难形成晶体特有的形态，但是在氢气的环境下可以用纳米颗粒吸氢放热，使颗粒的冷却速度降低，从而使得晶粒生长更充分一些，从而呈现出多面体形态。
氢等离子体条件下合成，不但可以获得球形的纳米颗粒，也可以获得其他不同形态的纳米结构。如图17-55a是氩气等离子体条件下合成的CeO2纳米颗粒，颗粒尺寸在30nm左右，图17-55b是在Ar+50%H2的等离子体条件下合成的CeO2纳米颗粒，颗粒呈多面体形状，从HRTEM图可以清楚地看到除了稳定的（111）面外，活性的（200）、（220）面也出现在颗粒的表面。这些活性面在催化反应上往往比稳定的（111）面具有更好性质。在氢气等离子体条件下可以生长出多面体的机理尚还不很清楚，一个可能的原因是Ce蒸汽在离开等离子体后会快速冷却凝聚成纳米颗粒，由于冷却速度太快，纳米颗粒晶粒的生长受到抑制，很难形成晶体特有的形态，但是在氢气的环境下可以用纳米颗粒吸氢放热，使颗粒的冷却速度降低，从而使得晶粒生长更充分一些，从而呈现出多面体形态。这种现象不但局限在元素Ce上，同样的现象也在其他稀土元素上观察到。不单是多面体形貌，也可以获得立方体、空心球、纳米线、纳米带等多种形态的纳米结构材料以及多相复合结构材料。
图17-55 等离子体气氛对CeO2纳米颗粒形态的影响
a）Ar等离子体 b）Ar+20%H2 c）Ar+20%H2气氛下获得CeO2纳米多面体的HRTEM和电子衍射
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图17-56 CeO2纳米球形颗粒（左）和CeO2纳米多面体（右）的催化性能，红色为第一次反应，黑色为第二次反应
图17-56给出了CeO2纳米球形颗粒和CeO2纳米多面体对如下反应的催化性能。CeO2纳米多面体不单催化反应温度低，而且稳定性好。
2CO+O2=2CO2 （17-12）
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