[發(fā)明專利]一種特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011075000.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN112194169B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊雪;靳珣;李艷平;吳文遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F17/235
• 分類號(hào): C01F17/235;C01F17/10;B82Y40/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國(guó)勝

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備方法，包括以下步驟：(1)在不斷攪拌的條件下，將絡(luò)合劑和模板劑先后加入到三價(jià)鈰鹽水溶液中，得到混合溶液；然后向混合溶液中加入pH值調(diào)節(jié)劑，至混合溶液的pH值為2～6；(2)繼續(xù)攪拌10?60分鐘，固液分離，烘干，獲得氧化鈰粉的前驅(qū)體；(3)將氧化鈰粉的前驅(qū)體在200～500℃下進(jìn)行噴霧焙燒，采用惰性氣體將焙燒后的產(chǎn)品冷卻，獲得三價(jià)鈰質(zhì)量含量為60％、四價(jià)鈰質(zhì)量含量為40％的氧化鈰粉。本發(fā)明可以制備出特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰，其具有較好的紫外屏蔽效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及到一種特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備方法。

背景技術(shù)

常見鈰的氧化物有三氧化二鈰(Ce₂O₃)和二氧化鈰(CeO₂)。二氧化鈰中Ce⁴⁺/Ce³⁺具有較小的氧化還原電勢(shì)(1.3-1.8V)，在不同氧化還原氣氛下可相互轉(zhuǎn)換。例如，在三效催化系統(tǒng)中，二氧化鈰作為儲(chǔ)氧材料，對(duì)氧氣濃度的變化起到緩沖作用，即在貧燃情況下釋放氧以提高氧濃度，而在富燃條件下吸收氧以降低氧濃度。在實(shí)際催化反應(yīng)中，催化劑所處的氣氛會(huì)出現(xiàn)氧氣濃度過量與不足的交替變化，在這種情況下，二氧化鈰可以在氧濃度過量的環(huán)境下O₂、NO和H₂O中吸收儲(chǔ)存O₂，而在氧濃度不充足的環(huán)境下釋放出氧氣。由于鈰離子在變價(jià)過程中可形成不穩(wěn)定的氧空位，因此在催化劑、助催化劑和固態(tài)氧化物燃料電池等方面都有非常獨(dú)特的應(yīng)用。純凈的氧化鈰為白色重質(zhì)粉末或立方體結(jié)晶，不純品為淺黃色甚至粉紅色至紅棕色(因含有微量鑭、鐠等)，幾乎不溶于水和酸。

目前，氧化鈰的常見的制備方法有：燃燒法、絡(luò)合沉淀法、水熱合成法、微波法、直接沉淀法和溶膠凝膠法。

燃燒法是將固體硝酸鈰和檸檬酸充分研磨1h，得到混合均勻的漿料狀混合物，用適量去離子水溶解、干燥、焙燒，得到疏松泡沫狀納米二氧化鈰粉體。

絡(luò)合沉淀法是在檸檬酸溶液中加入碳酸鈰，用氨水調(diào)節(jié)pH值至沉淀溶解。加入鹽酸得沉淀，過濾、洗滌、干燥、焙燒得氧化鈰超微粉末。

水熱合成法是將一定量的模板劑葡萄糖放入鈰鹽溶液中直至其完全溶解，恒溫?cái)嚢?，邊攪拌邊加入一定量的助模板劑乙二胺。反?yīng)釜中水熱反應(yīng)、攪拌、過濾、烘干、焙燒，制得介孔結(jié)構(gòu)的納米氧化鈰。

微波法是向四水硫酸高鈰和聚乙二醇溶液中加入氫氧化鈉生成沉淀，微波后沉淀晶化、抽濾、洗滌、再微波、干燥、研磨得25nm左右的納米二氧化鈰。

直接沉淀法是將分散劑聚乙二醇加入到硝酸鈰溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH＝4～5，再用碳酸氫銨調(diào)制溶液pH＝7～8，攪拌、陳化、過濾、無(wú)水乙醇清洗、烘干、焙燒得到晶粒尺寸8～34nm氧化鈰。

溶膠凝膠法是將硝酸亞鈰溶液逐漸加入到檸檬酸溶液中，加入一定量PEG2000，調(diào)pH、恒溫加熱得半干凝膠、干燥、研磨、焙燒得二氧化鈰的納米粉末。

常規(guī)方法制備出的氧化鈰粉中三價(jià)鈰的含量一般不會(huì)超過四價(jià)鈰的含量，對(duì)于特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備目前少有人研究。常規(guī)的氧化鈰粉具有紫外屏蔽效果，吸收限大致在350nm左右，吸收波長(zhǎng)的寬度較窄。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備方法，通過采用多種添加劑協(xié)同作用下，用沉淀劑沉淀鈰離子，然后通過噴霧焙燒，快速分解制成三價(jià)鈰質(zhì)量含量固定的氧化鈰。并且制備的氧化鈰的紫外屏蔽效果更好，紫外吸收波長(zhǎng)較寬。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一方面，本發(fā)明提供一種特定混合價(jià)態(tài)的氧化鈰的制備方法，包括以下步驟：