[發(fā)明專利]水熱法制備四方片狀表面結(jié)構(gòu)球狀二氧化鈰納米材料的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010215714.6
• 申請(qǐng)日: 2010-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN101857260A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸文聰;崔榮榮;申杉杉;張浩;韓玲;張良苗;岳寶華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F17/00
• 分類號(hào): C01F17/00;B82B3/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種由水熱法制備四方片狀表面結(jié)構(gòu)球狀二氧化鈰納米材料的方法，屬特殊形貌稀土氧化物催化劑材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

CeO₂是一種用途極廣的稀土材料，可廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料、玻璃拋光劑、催化劑、電子陶瓷、紫外吸收劑等。納米化后的CeO₂具有特殊的性質(zhì)及應(yīng)用，人們對(duì)納米CeO₂的形貌、粒徑等要求也越來(lái)越高。因此，納米CeO₂的制備、功能特性和應(yīng)用研究成為一個(gè)迫切需要解決的課題。目前，制備的納米CeO₂的形貌主要有納米顆粒、納米棒、納米管和納米纖維，以及一些特殊的形貌。其制備方法以水熱合成法為主，通過(guò)添加不同的表面活性劑或者修飾劑，可以制備出不同形貌的納米氧化鈰。CeO₂的形貌對(duì)其性能有很大的影響，例如球狀的氧化鈰由于有較大的儲(chǔ)氧能力、較高的熱穩(wěn)定性以及良好的導(dǎo)電性等電化學(xué)性能，可應(yīng)用于鋰離子電池中；棒狀或線狀以及纖維狀氧化鈰的比表面積較大，孔徑很小，可用于改善催化劑的活性和儲(chǔ)氧能力；管狀氧化鈰具有高的催化性能以及氧化還原性能，可用作高效催化劑；特殊形貌的氧化鈰會(huì)出現(xiàn)常規(guī)形貌所沒(méi)有的光電效應(yīng)。

近年來(lái)人們對(duì)于特殊形貌的納米CeO₂的研究也不少，形貌也各具特色。例如，中國(guó)專利200910062703.6以一種低溫方法制備的分等級(jí)結(jié)構(gòu)的二氧化鈰納米晶微球，該二氧化鈰納米微球是以鈰化合物為前軀體，以苯甲醇為溶劑和表面活性劑在油浴加熱條件下反應(yīng)制得的。專利CN101168447A以鈰鹽為基本原料，醇作為有機(jī)溶劑，溶劑熱反應(yīng)一段時(shí)間后得到前軀體，高溫煅燒得到六方棒組成的三維結(jié)構(gòu)二氧化鈰。專利CN101117233A介紹了制取高表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法，用硫酸鈰銨鹽溶于無(wú)水乙醇中，加入N，N-二甲基甲酰胺，水熱后得到前軀體Ce(COOH)₃，前軀體在高溫下煅燒得到介孔二氧化鈰微球粉體。但以上方法都是在有機(jī)溶劑中，而且都使用表面活性劑，制備過(guò)程也較繁瑣，操作步驟較多，設(shè)備投資大，能耗多，不利于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，而且以上專利中制得的二氧化鈰都不具有高活性，只是具有較大的比表面積；所以開發(fā)制備工藝流程簡(jiǎn)單且無(wú)污染的二氧化鈰納米微球活性材料的意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備四方片狀表面結(jié)構(gòu)球狀二氧化鈰納米材料的方法。

本發(fā)明一種由水熱法制備方片表面結(jié)構(gòu)球狀二氧化鈰納米材料的方法，其特征在于具有以下的制備過(guò)程和步驟：

a.將一定量的Ce(NO₃)₃·6H₂O在室溫下溶解于一定量的去離子水中，攪拌之，形成均勻透明的溶液；

b.將一定量的檸檬酸鈉(TSC)在室溫下溶解于一定量的去離水水中，攪拌之，形成均勻透明的溶液；

c.在上述一定量的Ce(NO₃)₃·6H₂O溶液中，用一定量的檸檬酸鈉在磁力攪拌條件下逐滴滴入；硝酸鈰和檸檬酸鈉兩者用量的摩爾比為2∶1～4∶1；待逐漸出現(xiàn)白色細(xì)小沉淀后，繼續(xù)磁力攪拌0.5～1.0小時(shí)；

d.將上述得到的沉淀和溶液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，旋緊釜蓋，將其置于烘箱中，在120～200℃溫度范圍內(nèi)加熱反應(yīng)4～24小時(shí)；反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，并分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌2～3

e.將上述所得的沉淀物在60℃下干燥8～10小時(shí)，最終得到淡黃色四方片表面結(jié)構(gòu)的球狀納米二氧化鈰粉末。

本發(fā)明方法的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)如下所述：

(1)、本發(fā)明的二氧化鈰材料的制備方法簡(jiǎn)便，因?yàn)椴捎靡徊剿疅岱ǎ兴迷仙伲a(chǎn)成本低廉，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，且無(wú)污染，溶劑為水，可以回收再利用等優(yōu)點(diǎn)。

(2)、本發(fā)明的二氧化鈰顆粒為表面方片狀的球狀形貌，不僅有較大的比表面積且表面有大量的活性晶面，因此在催化材料方面有很好的應(yīng)用，為功能材料的研究應(yīng)用開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。

(3)、本發(fā)明的二氧化鈰片狀納米球顆粒所制成催化劑較普通的納米二氧化鈰粉末制成的催化劑，有較強(qiáng)的催化氧化CO的活性，因此在汽車尾氣凈化方面有很好的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)物用高倍透射電子顯微鏡(HRTEM)獲得的形貌圖及各晶面圖。

其中：a為整個(gè)片狀二氧化鈰納米球的HRTEM圖；b-e分別為圖a中球表面不同位置方片的HRTEM圖，并已標(biāo)出相應(yīng)的晶面；f為a的選區(qū)電子衍射圖。