[發明專利]一種W/O型微乳液制備納米CeO2粒子的方法

有效

• 申請號: 201110434845.8
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102515241A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 梅燕;聶祚仁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一、技術領域

本發明屬于納米材料的制備領域，尤其是用微乳液來制備納米CeO₂粒子的方法。

二、背景技術

我國有著豐富的稀土資源，約占世界已探明儲量的80％以上，其中鈰的含量最豐。稀土氧化物CeO₂是較為重要的輕稀土產品，已被廣泛地應用于發光材料、催化劑、電子陶瓷、紫外線吸收劑、精密拋光材料等。又由于其有著優越的儲放氧功能及高溫快速氧空位擴散能力，因此成為極具應用前景的汽車尾氣催化凈化材料、固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極材料、電化學反應促進材料等。

目前制備CeO₂粒子的方法眾多，但普遍存在所得產物團聚嚴重，分散不均勻等問題，這些問題的存在限制了CeO₂粒子的應用和發展。有關研究表明，微乳液可以建立一種油/水共存的介質環境，克服以上制備缺陷。

微乳液是一種由油、水、表面活性劑(一般還含有助表面活性劑)組成的體系，能夠將廣泛類型的物質增溶在一個相中，是非極性有機物和無機鹽的優良溶劑。乳液法可在粒子表面包裹一層表面活性劑分子，對所制備的粒子表面進行修飾，使粒子間不易聚結，最終達到制備的顆粒尺寸可控，粒徑小，粒度分布窄，分散性好等目的。反相微乳液法是以不溶于水的有機溶劑為分散介質，以水溶液為分散相，在表面活性劑的配合作用下而得到的微乳液，其中水核(又被稱為“水池”)大小一般在納米尺寸范圍內，彼此相互分離，因而反向微乳液法近年來成為人們研究的一個熱點。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種用微乳液來制備納米CeO₂粒子的方法，并制備出無明顯顆粒團聚的、粒徑分布均勻的納米CeO₂粒子。

本發明所提供的這種用微乳液納米制備CeO₂粒子的方法，其特征在于體系中不含有助表面活性劑，只由表面活性劑、油相及水相組成。

一種W/O型微乳液制備納米CeO₂粒子的方法，其特征在于步驟如下：

微乳液區域的確定：由表面活性劑2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯，以下簡稱P507，油相磺化煤油，有機溶劑正庚烷及水相氫氧化鈉溶液組成；乳化劑由表面活性劑P507和有機溶劑正庚烷組成；乳化劑∶磺化煤油∶氫氧化鈉溶液中的NaOH三者質量比例范圍為9.85～93.08∶2.39～88.67∶1.48～10.85；

攪拌作用下將濃度為0.1～1.2mol/L的鈰鹽溶液加入到微乳液區域中，其中鈰鹽溶液中鈰離子∶P507摩爾比為1∶3，得到負載有機相；將40～120g/L的沉淀劑草酸溶液加入到負載有機相中，草酸用量為P507物質的量的4.5～6.75倍得到前驅物；將前驅物在250℃～750℃，1.5～6.5h加熱焙燒得到黃色的納米CeO₂粒子，其平均粒徑為10～20nm。

進一步，乳化劑∶磺化煤油∶氫氧化鈉溶液中的NaOH三者質量比例范圍為75.47～87.5∶5.1～18.87∶5.66～10.85。

進一步，乳化劑∶磺化煤油∶氫氧化鈉溶液中的NaOH三者質量比例范圍為80.1∶9.05∶10.85。

最佳的乳化劑中P507∶C₇H₁₆的質量比為90∶10。

上述這種W/O型微乳液制備納米CeO₂粒子的方法：

1.選取表面活性劑，不溶于水的有機溶劑(油相)和水相。

(1)表面活性劑

表面活性劑分為離子型和非離子型，具有能使溶液的表面張力明顯降低，使不溶物質的溶解度明顯增大等作用，一般有聚醇類，酯類，醚類，酰胺類等。本發明根據稀土萃取劑的表面活性，選用酸性磷類有機萃取劑2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯(簡稱P507)作為表面活性劑。

(2)不溶于水的有機溶劑(油相)

不溶于水的有機溶劑(油相)為不溶于水的各種脂肪烴或芳香烴中的一種或兩種以上的混合溶劑，本發明選用磺化煤油作為有機溶劑(油相)。煤油的成分是從石油中分離提取的，主要是碳氫元素構成的有機物，是多種烴類的混合物?；腔河途褪菍⑵胀河陀脻饬蛩嵯礈?，以除掉其中的不飽和鍵的烷烴。

本發明還包括在體系中加入有機溶劑飽和烷類，所加入飽和烷類為C6～C10，本發明加入正庚烷(C₇H₁₆)作為示例。

(3)堿溶液(水相)