[發明專利]一種制備尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的方法

無效

• 申請號: 201010592699.7
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN102531021A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李小劍;趙一;周成鋼
• 申請（專利權）人: 西安邁克森新材料有限公司
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B01J13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制備納米級空心微球的方法，具體涉及尺寸在100nm左右二氧化鈰空心微球的液相合成方法。

背景技術

我國稀土資源豐富，稀土元素的應用開發研究也是目前的研究熱點之一。稀土氧化物CeO₂是一種廉價而用途極廣的材料，廣泛應用于發光材料、電子陶瓷、耐輻射玻璃、拋光粉、紫外吸收、燃料電池、汽車尾氣凈化催化、有機廢水催化氧化等領域，在現代高科技領域有著巨大的發展潛力。納米化后的CeO₂具有新的性質和新的用途，能夠提高二氧化鈰在拋光材料及汽車尾氣凈化催化劑等許多方面的性能，因此制備出一些分散性好，尺度均勻，形貌可控的納米結構，已成為現代提高材料性能的一個有力途徑，在現在材料制備領域也越來越受關注。就CeO₂的制備而言，已經有一些形貌控制的合成結果，如一些納米棒和納米立方塊等，而這些合成的結果往往受制備的制約，不能進行大規模的制備，大大限制了應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的方法，其不受制備的制約，能夠實現大批量化工業生產，工藝過程簡單且成本低，產品質量高。

本發明的技術解決方案是：

一種制備尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的方法，其特征在于：該方法使用多元醇作為反應溶劑，通過含鈰無機鹽在無機酸調控下的水解反應一步制備尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球，具體步驟如下：

(1)將一定量的鈰鹽，溶解到多元醇中，鈰鹽濃度為0.015～1mol/L，輔助以少量去離子水和無機酸，酸度(H離子濃度)控制在0.2～1mol/L，經室溫下充分攪拌混合均勻；

(2)將上述混合溶液轉移到反應器中，加熱到140～220℃下，反應5～30h，然后冷卻至室溫經過濾洗滌，得到尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球。

上述加熱的方式可以密閉體系的加熱；當溫度低于200℃，即低于乙二醇的沸點時，可在開放的加熱體系中實現該制備方案。

上述多元醇包括乙二醇、丙三醇以及聚乙烯醇。

上述鈰鹽包括硝酸鹽、硫酸鹽以及氯化鹽，所述用來調控生長行為的無機酸包括鹽酸、硝酸、硫酸以及醋酸。

上述加熱反應的條件是，在150～210℃下，反應6～28h。

上述加熱反應的條件是，在160～200℃下，反應7～25h。

上述加熱反應的條件是，在170～190℃下，反應10～20h。

上述加熱反應的條件是，在180℃下，反應15h。

本發明通過控制水熱反應溫度、反應時間和去離子水以及無機酸的摻入量配比，可制備出尺寸均勻納米級二氧化鈰空心微球，這些球形顆粒的直徑在50～500nm之間可以通過反應條件調控。

本發明所涉及原料廉價易得，成本低，合成工藝簡單易實現，產品質量穩定且工藝重復性能好，能夠實現批量化制備；以此法所生產的尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球可用于催化、拋光、紫外吸收及發光材料等相關領域的基礎研究與實踐應用。

附圖說明

圖1是尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的X射線衍射圖，其中縱軸表示強度，橫軸表示角度的度數；

圖2是尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的透射電鏡照片；

圖3是尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的透射電鏡照片。

具體實施方式

實施例1

將1ml?0.5mol/L?Ce(NO₃)₃溶液和1ml?50％硝酸加入到30ml乙二醇中，用水調整酸度為0.3mol/L，Ce的濃度為0.015mol/L，攪拌混合均勻后，轉移到40ml聚四氟乙烯水熱反應釜中，密封反應釜，在180℃反應15小時。然后冷卻至室溫，打開反應釜，離心分離，以去離子水及無水乙醇洗滌，干燥后得白色粉末。產物經X射線粉末衍射鑒定為螢石結構的二氧化鈰，粉末X射線衍射結果如圖1所示，材料形貌通過透射電鏡直觀觀察結果得到，如圖2，3所示，得到的尺寸均勻二氧化鈰納米級空心微球的直徑在50nm左右。

實施例2