[發明專利]高比表面積微納米二氧化鈰的制備方法

在審

• 申請號: 201810360466.0
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108238627A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 鄭小剛;康富彥;周艷嬌;王福海;劉敏;曹錕;張金洋;付孝錦;劉勇
• 申請（專利權）人: 內江師范學院;四川內師檢驗檢測有限責任公司
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y40/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 陶海燕

本發明公開了一種高比表面積微納米二氧化鈰的方法，包括：配制含鈰的無機酸溶液，加入無機鹽礦化劑、表面活性劑和過氧化氫，攪拌形成鈰鹽溶液，配制沉淀劑溶液，在攪拌下將沉淀劑溶液滴入鈰鹽溶液中，恒溫攪拌形成鈰鹽漿料，鈰鹽漿料在80～95℃下，反應2h～24h，離心洗滌，烘箱干燥，將干燥后的材料充分研磨，經高溫焙燒，得到高比表面積的納米二氧化鈰。與傳統的水熱法相比，本發明的方法反應溫度低，條件溫和，容易操作，得到的微納米二氧化鈰比表面積高、粒徑小，更易于實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于納米材料制造領域，具體涉及一種高比表面積微納米二氧化鈰的制備方法。

背景技術

二氧化鈰由于具有優異的氧化還原能力，被廣泛用作于功能材料來使用，二氧化鈰在催化行業、拋光行業、能源轉換等領域得到了廣泛地運用。而二氧化鈰的納米結構化對二氧化鈰的氧化還原能力等均有較大的提高，并且隨著人類科技的發展對納米二氧化鈰的需求量越來越大。如作為拋光劑的二氧化鈰，隨著人們對硅電子器件的尺寸要求越來越高，使得各元件之間的距離越來越小，這就對作為拋光劑的二氧化鈰的尺寸要求越來越高了。所以制備高反應活性和催化效率的納米二氧化鈰是人們一直努力研究的方向。

納米結構的二氧化鈰主要包括了，一維納米二氧化鈰，納米二氧化鈰薄膜以及納米二氧化鈰顆粒，目前納米二氧化鈰顆粒則是應用最多的納米結構二氧化鈰。制備納米二氧化鈰顆粒的方法有許多，如水熱法、沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法、固相法等常用手段。這些方法或多或少的都存在工業生產難度大，合成量小，操作工藝復雜，生產成本高的缺陷。因此開發一種科技含量高、附加值高、成本低的新產品具有極大的經濟價值及社會效益。

水熱法制備二氧化鈰，是在密封的壓力容器中，以水或其它液體作為介質，在高溫高壓等條件下制備二氧化鈰，通過添加不同的表面活性劑或改變反應參數(如反應溫度、反應時間等)可得到不同形貌的二氧化鈰，水熱法為各種前驅物的反應和結晶提供了一個在常壓條件下無法得到的物理和化學環境。粉體的形成經歷了溶解、結晶過程。制備過程中還可以不采取高溫灼燒處理，避免可能形成的粉硬團聚，制得的粉體純度高，分散性好。

沉淀法制備二氧化鈰，是把沉淀劑加入鈰鹽溶液中進行沉淀處理，再將沉淀物過濾、干燥、焙燒，得到二氧化鈰，常見沉淀法有直接沉淀法、均相沉淀法、共沉淀法等。直接沉淀法是使溶液中的金屬陽離子直接與沉淀劑發生化學反應而形成沉淀物；均相沉淀法是通常加入的沉淀劑(常用尿素)，不立刻與被沉淀組分發生反應，而是通過水解等化學反應使沉淀劑在整個溶液中緩慢生成，克服了由外部向溶液中直接加入沉淀劑而造成沉淀劑的局部不均勾性的缺點；化學沉淀法制備納米二氧化鈰過程簡單，容易放大，成本低，但是納米粒子易在后期處理中團聚，造成粒子分散性不好。

溶膠-凝膠法是以鈰的有機醇鹽或無機鹽為原料，加入溶劑中使其經水解直接形成溶膠或經解凝形成溶膠,然后使溶質聚合凝膠化,再將凝膠干燥、焙燒去除有機成分,最后得到二氧化鈰。溶膠-凝膠法具有反應條件溫和、產物均一、樣品純度高的優點，但溶膠-凝膠法生產成本高、控制困難等缺點，難以實現大規模工業生產。

微乳液法以由兩種互不相溶液體在表面活性劑作用下形成的熱力學穩定的、各向同性的、外觀透明或十分透明的分散體系，其中分散相以微液滴的形式存在。用于制備納米結構的微乳液又稱反相膠束法，通過使用不同的表面活性劑和助表面活性劑，控制微小反應器的大小，限制粒子生長。微乳液法制備的二氧化鈰具有粒子大小均一、不易聚結、易于控制粒子大小，但由于表面活性劑及溶劑較多，導致樣品不易洗滌、生產成本過高等諸多原因，不利于工業生產。

固相法一般是把金屬氧化物或其鹽按照配方充分混合，研磨后進行焙燒，最終得到金屬及金屬氧化物的超細粒子。該法工藝簡單，污染較少，但能耗較大，溫度較高。

其他方法如噴霧熱解法，配制鈰鹽高濃度溶液，通過噴霧嘴頭，以一定的流速霧化在熱解塔中，收集并焙燒，得到二氧化鈰，此法對生產設備要求較高，且易于出現空殼粒子，影響產品質量。