[發明專利]一種調節溶劑配比獲得形貌可控微納米二氧化鈰的方法

在審

• 申請號: 201910042312.1
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109665554A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 李靜;王春波;吳婷;郭桂花;李永繡
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明公開了一種調節溶劑配比獲得形貌可控微納米二氧化鈰的方法。以CeCl₃·7H₂O為鈰源，以氨水或氫氧化鈉為堿，以乙二醇和水為溶劑，通過調節乙二醇和水的配比溶劑熱法合成形貌可控的前驅體，將前驅體煅燒得到保持原有形貌的微納米二氧化鈰。該方法操作簡單，得到的空心柱狀二氧化鈰結構新穎。

技術領域

本發明屬于微納米材料制備技術領域，涉及一種調節溶劑配比獲得形貌可控微納米二氧化鈰的方法。

背景技術

CeO₂是一種重要的稀土功能材料，具有優良的氧離子傳輸能力，在催化、發光、紫外吸收、固體氧化物燃料電池、拋光等諸多領域有著廣泛應用。納米尺度下CeO₂相對于體相材料，電子結構發生改變，比表面積增大，往往表現出一些新的物理性質和更高的化學活性。納米材料的性能，除了取決于材料的化學組成、結晶學結構外，還與納米晶體的大小、形狀、表面結構以及生長方向、聚集狀態等相關。因此，發展尺寸和形貌可控的CeO₂納米材料的制備方法成為研究熱點。

水(溶劑)熱合成是在高溫高壓條件下，溶劑處于臨界或超臨界狀態下進行的合成反應；具有生成產物分散性好、純度高、形貌可控等優點。近年來，圍繞鈰基納米材料的水(溶劑)熱合成開展了大量研究，通過控制合成參數可以實現對產物尺寸和形狀的調節。例如，Haoxin Mai等(J.Phys.Chem.B，2005，109，24380-24385)以硝酸鈰和氫氧化鈉為原料水熱合成納米CeO₂，通過控制氫氧化鈉濃度制備了CeO₂多面體、納米棒和納米立方。Fu Zhou等(J.Phys.Chem.C，2007，111，1651-1657)以硝酸鈰為鈰源，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑，通過控制硝酸鈰濃度和PVP與硝酸鈰摩爾比水熱合成了不同尺寸球形納米CeO₂。中國專利CN105565360A以氯化鈰或硝酸鈰為鈰源，尿素為沉淀劑，通過控制鈰源和尿素濃度比水熱制備了CeO₂納米球、空心納米球、納米八面體、納米棒、微米魚骨和微米繡球。目前，在乙二醇/水的反應體系內，以CeCl₃·7H₂O為鈰源，采用溶劑熱法合成鈰基納米材料，并通過改變體系中的溶劑配比調控其形貌甚至是控制產生空心柱狀等特殊形貌的研究未見報道。

發明內容

針對現有制備微納米二氧化鈰的技術方案存在產物形貌單一、不易調控的缺點，本發明提供了一種調節溶劑配比獲得形貌可控微納米二氧化鈰的方法，通過調節乙二醇/水的體積比來實現微納米二氧化鈰形貌的可控，同時，還能產生特殊形貌空心柱狀的微納米二氧化鈰。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：

一種調節溶劑配比獲得形貌可控微納米二氧化鈰的方法包括如下步驟：

(1)溶劑熱合成前驅體：將CeCl₃·7H₂O溶于乙二醇或乙二醇/水混合溶液，然后在攪拌條件下滴加一定濃度的堿溶液，得到反應液，控制反應液中乙二醇與水的體積比在(9～0.15)∶1范圍內，Ce(III)濃度在0.06～0.12mol/L范圍內，將反應液轉移至反應釜內，在140～220℃恒溫反應12～24h，反應完畢后，對制得的固體產物進行離心分離、洗滌干燥，得到前驅體；

(2)前驅體煅燒：前驅體在600℃下煅燒1～4h，即得形貌可控的微納米二氧化鈰。

進一步地，所述堿溶液為氨或氫氧化鈉水溶液。

進一步地，所述反應液中Ce(III)/堿摩爾比在1∶(0.9～1.2)內。

進一步地，所述反應液中可加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)，其中，CeCl₃·7H₂O與聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1∶(0.6～1)。

本發明的原理是：