CeO2纳米颗粒的结构与形貌特征研究及其在通过干涉测量法提高燃烧效率中的应用

《ChemistrySelect》：Investigation on Structural, Morphological Characteristics of CeO2 Nanoparticles, and Its Application in Improving Combustion Efficiency by Interferometry

　　

摘要

采用共沉淀（CP）法合成了氧化铈（CeO₂）纳米颗粒（NPs）。通过X射线衍射（XRD）图谱确认了所合成CeO₂ NPs的相纯度，其与标准JCPDS数据（01-075-0076）匹配良好。形态学分析证实了半球形NPs的均匀分布，通过能谱（EDX）图谱确认了组成元素。利用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）确认了CeO₂ NPs的性质和分布。采用Talbot干涉术作为一种非侵入式光学诊断工具，测量了掺入所制备CeO₂ NPs的液体燃料火焰温度分布的时空变化。向液体燃料中添加CeO₂ NPs使火焰温度从1160 K提高到1212 K，提升了52 K，这种显著的提高归因于纳米颗粒的催化和氧化还原活性表面，促进了火焰内更高效的氧化反应和热量释放。Talbot干涉术的这些发现证实，CeO₂ NPs可显著提高燃烧效率和火焰温度，支持其作为交通运输领域更清洁、更高效能源转化的实用且可规模化添加剂的潜力。

图形摘要

采用共沉淀（CP）法合成了氧化铈（CeO₂）纳米颗粒（NPs）。利用X射线衍射（XRD）分析了CeO₂纳米颗粒的结构特性。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认了CeO₂基体中存在的局部键合，结果表明表面官能团有利于亲水性和稳定性。形态学分析证实了半球形NPs的均匀分布，通过能谱（EDX）图谱确认了组成元素的存在。利用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）确认了CeO₂ NPs的性质和分布。将所制备的CeO₂纳米颗粒以受控浓度与液体燃料混合，并在实验室条件下进行燃烧。采用Talbot干涉术作为一种非侵入式光学诊断工具，测量火焰温度分布的时空变化。结果表明，向液体燃料中添加CeO₂纳米颗粒使最大火焰温度提高了52 K。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

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