[發明專利]一種由甲醛促進的可控合成CeO2納米帶、納米棒和納米線的方法

無效

• 申請號: 201210138905.6
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102674431A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張愛民;饒日川;張清云;劉花德;楊明;凌強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于納米材料和多相催化材料制備領域，涉及一種CeO₂稀土氧化物一維納米材料的制備方法。

背景技術

二氧化鈰是一種重要的稀土氧化物，具有特殊的儲氧能力，高的熱穩定性，良好的光學性能，以及優異的電導率和擴散等性能，已經被應用到催化、燃料電池、傳感器、紫外線屏蔽等領域[(1)A.Trovarelli，C.de?Leitenburg，M.Boaro，G.Dolcetti，Catal.?Today?1999，50，353；(2)S.D.Park，J.M.Vohs，R.J.Gorte，Nature2000，404，265；(3)E.L.Brosha，R.Mukundan，D.R.Brown，F.H.Garzon，J.H.Visser，Solid?State?Ionics?2002，148，61；(4)S.Yabe，T.J.Sato，Solid?State?Chem.2003，171，7.]。隨著納米材料合成技術的發展，為開發具有優異結構特性的功能二氧化鈰材料提供了新的機遇，一維納米材料由于其獨特的長徑比顯示了比納米顆粒在實際應用中更加優異的性能而成為研究和開發的熱點。水熱合成是一個操作簡單、成本低和易產業化的納米材料合成路線。然而，由于立方螢石結構的氧化鈰在水溶液中沒有各向異性生長的驅動力，一維CeO₂納米材料通常通過表面活性劑和模板劑合成[(5)X.Lu，D.Zheng，J.Gan，Z.Liu，C.Liang，P.Liu，Y.?Tong，J.Mater.Chem.，2010，20，7118-7122；(6)L.?Gonzalez-Rovira，J.M.Sanchez-Amaya，M.Lopez-Haro，E.D.Rio，A.B.Hungria，P.?Midgley，J.J.Calvino，S.Bernal，F.J.Botana，Nano.Lett.，2009，9，1395-1400；(7)Z.Guo，F.Du，G.?Li，Z.Cui，Cryst.Growth.Design.，2008，8，2674-2677；(8)S.C.Laha，R.Ryoo，Chem.Commun.，2003，2138-2139.]。這種方法相對復雜、成本較高并且能耗較大。也有通過制備CeO₂的前軀體，包括Ce(OH)₃[(9)K.Zhou，X.Wang，X.Sun，Q.Peng，Y.Li，J.?Catal.，2005，229，206-212；(10)H.X.Mai，L.D.Sun，Y.W.Zhang，R.Si，W.Feng，H.P.Zhang，H.C.Liu，C.H.Yan，J.?Phys.Chem.B，2005，109，24380-24385.]、Ce(HCOO)₃[(11)C.Ho，J.C.Yu，T.Kwong，A.C.Mak，S.Lai，Chem.Mater.，2005，17，4514-4522；(12)J.Wei，Z.Yang，H.Yang，T.Sun，Y.Yang，CrystEngComm，2011，13，4950.]、CeOHCO₃[(13)Z.Guo，F.Du，G.?Li，Z.Cui，Cryst.Growth.Des.，2008，8，2674-2677；(14)G.Z.Chen，C.X.Xu，X.Y.Song，W.Zhao，Y.Ding，S.X.Sun，Inorg.Chem.，2008，47，723-728.]、Ce₂(C₂O₄)₃[(15)G.?J.Zhang，Z.R.Shen，M.Liu，C.H.Guo，P.?C.Sun，Z.Y.Yuan，B.H.Li，D.T.Ding?and?T.?H.Chen，J.?Phys.Chem.B，2006，110，25782；(16)R.J.La，Z.A.Hu，H.L.Li，X.L.Shang，Y.Y.Yang，Mater.Sci.Eng.A，2004，368，145.]等合成CeO₂一維納米材料。合成方法有水熱法[(9)，(10)，(12)，(15)，(17)X.Liu，K.Zhou，L.Wang，B.Wang，Y.Li，J.?Am.Chem.Soc.2009，131，3140-3141；(18)C.Sun，Hong?Li，H.Zhang，Z.Wang，L.Chen，Nanotechnology，2005，16，1454-1463；(19)B.Tang，L.Zhuo，J.Ge，G.?Wang，Z.Shi，J.Niu，Chem.Commun.，2005，3565-3567.]、回流法[(11)(14)]、溶膠凝膠法[(20)G.S.Wu，T.Xie，X.Y.Yuan，B.C.Cheng，L.D.Zhang，Mater.Res.Bull.2004，39，1023-1028.]、微乳法[(21)M?Ge，C.Guo，L.?Li，B.Zhanga，Yi.Feng，Y.?Wang?Mater.Lett.，2009，63，1269-1271；(22)F.Gu，Z.Wang，D.Han，C.Shi，G.?Guo，Mater.Sci.Eng.B，2007，139，62-68.]、電化學沉積法[(23)X.Lu，D.Zheng，J.Gan，Z.Liu，C.Liang，P.?Liu，Y.?Tong，J.Mater.Chem.20(2010)7118-7122；(24)X.Lu，D.Zheng，P.Zhang，C.Liang，P.?Liu，Y.Tong，Chem.Commun.，2010，46，7721-7723；(25)G.R.Li，D.L.Qu，Y.X.Tong，Elect.Commun.，2008，10，80-84.]、熱分解法[(26)A.Ahniyaz，Y.Sakamoto，L.?Bergstrom，Cryst.Growth.Des.，2008，8，1798-1800.]。但是有關CeO₂納米帶的合成僅有電化學沉積法[(22)]和微乳液法[(25)]。在廣泛應用的水熱法或溶劑法中，采用的體系有強堿水溶液體系、草酸鹽水溶液體系、尿素水溶液體系、表面活性劑水溶液或溶劑熱體系。至今沒有報道在同一個體系可控合成一維二氧化鈰多種形貌的方法。因此，從一維納米CeO₂的合成來看，需要發展一種簡便、低成本、且能批量生產的合成方法，以適應國民經濟發展和工業化生產的需要。