[發明專利]利用陰離子聚電解質模板調控合成的氧化鈰及其制備方法

有效

• 申請號: 201310414216.8
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103466680A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 李梅;胡艷宏;柳召剛;王學峰;王覓堂;黃金果
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

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技術領域

本發明涉及一種利用陰離子聚電解質模板調控合成的氧化鈰及其制備方法，屬于無機非金屬材料的制備領域。具體的說，采用液相沉淀法，陰離子聚電解質作為模板劑，制備出梭形堆積籠狀碳酸鈰顆粒，再經過高溫熱處理后得到梭形堆積籠狀氧化鈰，其D₅₀為6～8μm。400℃焙燒后比表面積達到80～100g/cm²，1000℃焙燒后比表面積達到14～20m²/g，梭形單體平均粒徑為1～3μm。?

背景技術

近年來，隨著現代科學技術特別是納米技術的迅速發展，微觀有序材料以其種種特異的性能引起人們的重視。其中，多孔隙材料由于具有密度小，孔隙率高，比表面積大、對氣體的滲透性和選擇透過性好、表面效應顯著等優點，從而在催化、吸附分離、光學、能量存儲及生物醫用等領域極具應用前景。?

由于包頭稀土資源豐富，而且包頭稀土資源的特點是以輕稀土占主導地位，鈰含量占50%，因此開發鈰資源優勢尤為重要。Ce具有獨特的f電子構型，其化合物具有特殊的光、電和磁性質。CeO₂屬于螢石型結構的氧化物，具有較為獨特的晶體結構。螢石晶胞中金屬陽離子按面心立方點陣排列，陰離子(O^2-)占據所有的四面體位置，每個金屬陽離子被8個O^2-包圍，而每個O^2-則有四個金屬陽離子配位。該結構允許離子快速擴散，經高溫還原后，CeO₂轉化為具有氧缺位、非化學計量比的CeO_2-x氧化物(0<x<0.5)，在低溫下(T<723K)CeO₂可形成一系列組成各異的化合物。CeO₂晶格上失去相當數量的氧，形成大量氧空穴之后，仍能保持螢石型晶體結構，這些亞氧化物暴露于氧化環境時易被氧化為CeO₂，因而CeO₂具有優越的儲存和釋放氧功能及氧化還原反應能力，被廣泛應用于多相催化反應中，特別以CeO₂為助劑或載體的催化劑，在固體氧化物燃料電池、汽車尾氣凈化、CO完全氧化等反應中顯示出了良好的催化性能。?

目前，各種形貌和性能的氧化鈰材料均有研究報道，如氧化鈰孔徑材料、自組裝材料、功能材料、納米管、納米棒等。雖然多種制備技術被應用到這個領域，但是現存的有工業應用前景的方法難以解決煅燒過程中顆粒團聚和性能不可控的難題。?

因此，我們參考國內外研究聚合物對碳酸鈣等晶體的成核、生長和自組裝成有序結構起著有效的調控作用，所以可以用聚合物作為碳酸鈣晶體生長的改良劑和超級結構的定向劑。如果將這種自組裝技術引入到氧化鈰的合成工藝中，通過添加聚合物控制碳酸鈰晶體的形貌和物性，再進行煅燒就可以得到形貌和物化性能可控的氧化鈰材料。由于煅燒前母體碳酸鈰已經是有序的晶體結構，這樣就避免了傳統合成方法中從無定形的碳酸鈰煅燒得到氧化鈰晶體時發生的燒結和團聚現象。也增加了粒子形貌和性能的可控性。?

從近年來的文獻報道可以看出，雖然有研究工作通過添加聚合物或復雜的生物大分子來合成稀土氧化物納米粒子，然而大部分研究工作都局限于將聚合物當做簡單的模板，研究其對粒子形貌的調控和影響。尚未發現有相關的將聚合物作為稀土化合物納米晶體自組裝的調控劑來合成稀土氧化物粒子的研究報道。研究這種非典型結晶途徑在稀土化合物制備和物性調控領域的研究尚未有報道。更沒有研究聚合物對稀土化合物納米晶體在介觀尺度的自組裝機理的報道。同時，通過這種非典型結晶方式合成的氧化鈰粒子在催化等應用領域的應用性能研究也是值得研究的新課題。?

發明內容

本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種利用陰離子聚電解質模板調控合成的氧化鈰及其制備方法，它采用液相沉淀法制備籠狀梭形堆積氧化鈰，整個反應過程在室溫下進行，反應條件溫和，制備方法簡單，易于控制。?

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：?

本發明提供了一種利用陰離子聚電解質模板調控合成的氧化鈰，所述氧化鈰為籠狀，由梭形單體堆積而成，D₅₀為6～8μm。400℃焙燒后比表面積達到80～100g/cm²，1000℃焙燒后比表面積達到14～20m²/g，梭形單體平均粒徑為1～3μm。

本發明同時提供了一種利用陰離子聚電解質模板調控合成的氧化鈰的制備方法，該方法包括如下步驟：?