[發明專利]一種介孔氧化鈰納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310298627.5
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103395818A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 萬濤;錢文來;沈紹典;毛東森;盧冠忠
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種介孔氧化鈰納米材料及其制備方法，屬于無機納米材料領域。

背景技術

介孔材料主要是指孔徑大小在2-50nm之間，且孔道結構規整均一、排列長程有序、具有特定空間對稱性的新型多孔材料。自1992年MCM-41系列介孔氧化硅材料被首次報道以來，介孔材料因其高比表面，孔道形貌排列多樣化、孔徑尺寸可調以及孔容較大等特點，引起了研究者濃厚的興趣。

????CeO₂具有氧化性，有著良好的儲氧功能。作為催化劑助劑，對于催化劑性能的改進有著舉足輕重的意義。因此，合成介孔氧化鈰越來越有現實意義。

目前，制備介孔氧化鈰的方法主要有以下幾種：

1.??溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是用液體化學試劑或溶膠為原料，反應物在液相下均勻混合并進行反應，生成物是穩定的溶膠體系，經放置一定時間轉變為凝膠，其中含有大量液相，需借助蒸發除去液體介質，而不是機械脫水。

2.??沉淀法：以硝酸鈰為鈰源，碳酸銨為沉淀劑，CTAB為模板劑，在弱堿條件下，通過控制反應條件和焙燒條件，陳化即可。

3.??水熱晶化法：水熱晶化法是指加入晶粒到水熱反應專用的高壓反應釜內進行水熱反應，然后過濾，用乙醇洗滌，于120℃干燥10?h，可得到晶型完整的Ce0₂納米晶。

楊儒等以非表面活性劑三乙胺和聚乙二醇為模板合成了立方瑩石型晶相結構的介孔二氧化鈰粉體。實驗用非表面活性劑三乙胺及聚乙二醇作模板劑，按Ce0₂：N(CH₃CH₂)₃=1:2摩爾比加入0.1mol三乙胺攪拌得橙黃色澄清溶液，加熱滴加氨水,之后陳化過濾自然干燥得到樣品(楊儒,劉建紅,李敏?非表面活性劑合成Ce0₂介孔材料?中國稀土學報?Dec?2004?V0l.22?No.6740-7450)。介孔二氧化鈰比表面積高于200m²/g，在一定區域內孔道呈排列有序。孔分布為雙孔型分布，除占主導地位的介孔外，還含有少量的微孔，介孔孔徑在4.5nm之間，微孔孔徑在1～2nm之間，熱穩定性可達到600攝氏度左右。

宋曉嵐等在2006年采用液相化學沉淀法，以硝酸鈰為鈰源，碳酸銨為沉淀劑，十六烷基三甲基溴化銨（簡稱CTAB）為模板劑，在弱堿條件下，通過控制反應條件和焙燒條件，在CTAB與Ce的摩爾比為1：1，分別經過預熱，用NaOH調至pH=9，攪拌使其充分反應，經過多次過濾洗滌，干燥過夜，三百攝氏度下焙燒1h得到淡黃色樣品(宋曉嵐，江楠，曲鵬，何希，楊海平，邱冠周?介孔Ce0₂的化學沉淀法合成及表征??中國有色金屬學報2006年12月第16卷第12期?2127-2131)。介孔CeO₂粉末比表面積達132m²/g，其孔徑范圍2～10nm，平均孔徑3.27nm。此樣品孔道的有序性不高，呈不規則分布，且熱穩定性不高。

綜上所述，目前盡管合成介孔氧化鈰的方法很多，但其共同的缺點是介孔的熱穩定性小、比表面積和孔體積小、孔道有序性差以及孔徑大小分布無規律。因此探索一種成本相對較低、操作簡單、孔徑大小可調、比表面積和孔體積大以及熱穩定性好的介孔氧化鈰的制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的之一是為了解決上述的所得的介孔氧化鈰熱穩定性差，比表面積小，空隙小，孔徑分布無規律等問題而提出一種介孔氧化鈰納米材料的制備方法，該制備方法所得的介孔氧化鈰納米材料具有較高的熱穩定性，高比表面積及較高的孔體積，并且制備方法具有成本低廉，操作簡單可控，適合大規模生產的特點。

本發明的技術方案?

一種介孔氧化鈰納米材料的制備方法，即首先，按質量比計算，即非離子表面活性劑：有機高分子聚合物：有機硅源：無機鈰源：溶劑為1：0.5-50：0.1-10：0.1-5：10-50的比例，將非離子表面活性劑、有機硅源、有機高分子聚合物和無機鈰源進行混合后通過蒸發誘導進行共組裝成有機/無機復合物；

其中非離子表面活性劑為模板劑，有機硅源和有機高分子聚合物作有機前驅體，無機鈰源作無機前驅體；