[發(fā)明專(zhuān)利]一種超小粒徑二氧化鈰納米片材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611173680.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106673045B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王殿元;王慶凱;王侃民;王芳;郭艷艷;白小波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 九江學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C01F17/00
• 分類(lèi)號(hào): C01F17/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 張文杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超小粒徑二氧化鈰納米片材料的制備方法，具體屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二氧化鈰是一種非常重要的稀土氧化物，在真空或還原氣氛中二氧化鈰表面可以產(chǎn)生低價(jià)鈰和氧缺陷, 具有優(yōu)異的氧化還原催化性能和氣敏功能，特別是具有與吸附分子交換電荷、交換物種的功能，在汽車(chē)尾氣催化劑、拋光材料、燃料電池電解質(zhì)、紫外吸收劑、電子陶瓷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。納米二氧化鈰材料在結(jié)構(gòu)和性能方面比體狀材料都有很大提高，具有一些新的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此對(duì)納米二氧化鈰材料的合成研究成為當(dāng)今納米材料的研究熱點(diǎn)之一。

目前，制備二氧化鈰納米材料的方法有沉淀法、溶膠凝膠法、水熱法、溶劑熱法、燃燒法、油相熱分解法等。采用這些方法，人們已經(jīng)獲得了多種形貌的納米二氧化鈰。但是，由于二氧化鈰為面心立方結(jié)構(gòu)，制備過(guò)程中結(jié)晶趨勢(shì)不易控制，獲得單分散、薄片狀納米二氧化鈰的難度非常大。近年來(lái)，二氧化鈰納米片的制備方法越來(lái)越多，已取得了不少進(jìn)展。例如發(fā)明專(zhuān)利CN201310194946.1以硝酸鈰或氯化鈰為原料，在-10~20℃滴加過(guò)量氨水，反應(yīng)釜中反應(yīng)獲得片狀氧化鈰，厚度10-30nm；發(fā)明專(zhuān)利CN201410193490.1以CeCl₃×7H₂O和尿素為原料，乙二胺為模板劑，水熱法獲得六邊形納米片狀氧化鈰；王殿元等（Angew. Chem. Int. Ed.2005,44:3256-3260）以油酸、油胺和1-十八烯為溶劑，在300-360℃下熱分解水合醋酸鈰，焦磷酸鈉或油酸鈉為礦化劑，制備了單分散的正方形和長(zhǎng)條形二氧化鈰納米片。從當(dāng)前研究現(xiàn)狀看來(lái)，片狀納米二氧化鈰要么制備的二氧化鈰納米片的較厚，比表面積不夠大，要么制備工藝采用了昂貴的油性溶劑，因此開(kāi)發(fā)一種低成本、操作簡(jiǎn)單的無(wú)模板新方法生產(chǎn)超薄二氧化鈰納米片材料具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超小粒徑二氧化鈰納米片材料的制備方法，具體通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明公開(kāi)一種超小粒徑二氧化鈰納米片材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將0.30g氟硼酸鈉溶于40mL去離子水中，磁力攪拌，室溫下加入一水檸檬酸，待檸檬酸完全溶解后，再加入醋酸鈰水合物，室溫下磁力攪拌反應(yīng)4~5d，反應(yīng)產(chǎn)物分別經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌后，進(jìn)行離心分離，得到納米氟化鈰濾餅；醋酸鈰水合物與氟硼酸鈉的摩爾比為1:2~6，醋酸鈰與檸檬酸的摩爾比為1:2~10；

（2）將步驟（1）所得的納米氟化鈰濾餅加入30mL去離子水中，磁力攪拌，然后加入1M NaOH水溶液10mL，加熱至80~90℃反應(yīng)20~24h；反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫后經(jīng)離心分離，所得濾餅分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌處理，再在70℃溫度下干燥24h，其后干燥產(chǎn)物在馬弗爐中600℃退火1h，得到超小粒徑二氧化鈰納米片材料。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的制備方法中是以氟硼酸鈉、檸檬酸和醋酸鈰為原料，室溫液相沉淀法得到納米氟化鈰，然后用NaOH堿液將氟化鈰轉(zhuǎn)變成氫氧化鈰，退火后得到超小粒徑二氧化鈰納米片材料，納米片的厚度1.4nm，直徑7-10nm。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需特需設(shè)備，制備成本低，得到的二氧化鈰納米片粒徑超小、大小均一、分散性好、比表面積大，在催化劑、拋光材料和燃料電池電解質(zhì)等方面有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的二氧化鈰納米片材料的TEM照片；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制得的二氧化鈰納米片材料的TEM照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

（1）將0.30g氟硼酸鈉溶于40mL去離子水中，磁力攪拌，室溫下加入0.42g檸檬酸，待檸檬酸完全溶解后，再加入0.20g醋酸鈰水合物，室溫下磁力攪拌反應(yīng)4d，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌、離心分離，得到納米氟化鈰濾餅；

（2）將步驟（1）所得的納米氟化鈰濾餅加入30mL去離子水中，磁力攪拌，然后加入1M NaOH水溶液10mL，加熱至90℃反應(yīng)24h，冷卻后，將混合液離心得到沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌、70℃干燥24h，將干燥產(chǎn)物在馬弗爐中600℃退火1h，得到超小粒徑二氧化鈰納米片材料。

實(shí)施例2

（1）將0.30g氟硼酸鈉溶于40mL去離子水中，磁力攪拌，室溫下加入0.84g檸檬酸，待檸檬酸完全溶解后，再加入0.20g醋酸鈰水合物，室溫下磁力攪拌反應(yīng)5d，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)去離子水和無(wú)水乙醇各洗滌、離心分離，得到納米氟化鈰濾餅；

（2）將步驟（1）所得的納米氟化鈰濾餅加入30mL去離子水中，磁力攪拌，然后加入1M NaOH水溶液10mL，加熱至90℃反應(yīng)24h，冷卻后，將混合液離心得到沉淀物，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌、70℃干燥24h，將干燥產(chǎn)物在馬弗爐中600℃退火1h，得到超小粒徑二氧化鈰納米片材料。