專利名稱：一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于屬稀土氧化物材料領(lǐng)域，涉及一種介孔二氧化鈰材料的制備方 法，特別是采用非模板劑制備的微米、亞微米級(jí)球形、半球形，比表面積150-280 mVg，孔徑3-10 nm的介孔二氧化鈰材料的方法。
背景技術(shù)：
CeOz是稀土家族中的一種重要化合物，以其儲(chǔ)氧性能好、負(fù)載金屬分散性高 等多項(xiàng)優(yōu)良特性而備受矚目。介孔Ce02由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而具有Ce02的所有性 質(zhì)，包括良好的化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)儲(chǔ)氧釋氧功能、及高溫快速氧空位擴(kuò)散能力。同 時(shí)介孔Ce02又具有納米級(jí)孔道結(jié)構(gòu)、高比表面積，可以極大拓寬Ce02的應(yīng)用領(lǐng) 域。目前，介孔Ce02的制備主要有表面活性劑模板法、熔膠凝膠法、及硬模板 法等。這些方法主要在模板劑或前驅(qū)體原料價(jià)格高、制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，不利 于規(guī)?；a(chǎn)及應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)低成本制備具有介孔結(jié)構(gòu)高比表面積&02的方 法意義重大。另外，材料的外在形貌也會(huì)對(duì)它的性能和應(yīng)用產(chǎn)生不容忽視的影響， 微球狀材料因具有較低的摩擦系數(shù)、良好的流動(dòng)性、密堆性和分散性等優(yōu)點(diǎn)在各 種領(lǐng)域中具有出重要應(yīng)用價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種以低成本的簡(jiǎn)易過(guò)程獲得高比較面積、外觀形貌 均一、可操控性強(qiáng)的微米、亞微米級(jí)球狀、半球狀介孔二氧化鈰材料的制備方法。一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法，利用水熱法制備球狀、半 球狀具有較高比表面積及較均一外觀形貌的介孔氧化鈰粉體。前驅(qū)體為Ce(C00H)3。將(NH4)2Ce(N03)4作為鈽源溶于無(wú)水乙醇中攪拌30 60分鐘使其充 分混合，加入一定量酸后再加入N， N-二甲基甲酰胺(DMF)攪拌5~30分鐘后 放入水熱反應(yīng)釜，在100 160'C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)40 140小時(shí)，所得樣品 Ce(C00H)3前驅(qū)體，前驅(qū)體在350 450'C溫度范圍內(nèi)燒結(jié)2 8小時(shí)后，冷卻后 的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰。具體工藝條件為(NH》2Ce(N03)4在反應(yīng)溶液中的溶液濃度為0. 0685mol/L, (NH4)2Ce(亂)4與無(wú)水乙醇的摩爾比3: 103 1: 103，加入酸為可溶性強(qiáng)酸，其 H+在反應(yīng)液體中的濃度在0. 04 0. lmol/L之間，(NH4) 2Ce (N03) 4與N, N-二甲基 甲酰胺(DMF)的摩爾比8: 303 1: 114。本發(fā)明材料制備方法簡(jiǎn)易，設(shè)備簡(jiǎn)單，合成溫度低；原料價(jià)格低廉，無(wú)需昂貴的表面活性劑作模板劑；重復(fù)性好。獲得的介孔二氧化鈰，具有球形度高、尺度均一，孔徑范圍窄，比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。比表面積達(dá)150-280 m2/g，孔徑2-10 nm.,本發(fā)明獲得的二氧化鈰為微米、亞微米級(jí)，使該球易于被操控，可有效規(guī)避納米級(jí)顆粒在應(yīng)用中不易回收的缺點(diǎn)。


圖1為最終產(chǎn)物的XRD圖譜，說(shuō)明獲得樣品為Ce02單一相。圖2為該樣品的吸附/脫附等溫線，從此圖中可以看出該樣品的比較面積為185.1m7g,具有較大的比表面積。圖3、圖4為樣品的掃描電鏡照片，樣品保持了較好的球狀及半球狀形貌。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一將lg(NHj2Ce(N03)6溶于9ml乙醇，滴加lml 2mol/L的鹽酸，攪拌30分鐘， 加入10mlDMF攪拌10分鐘后，放入反應(yīng)釜。在IOO度反應(yīng)140小時(shí)，得到黑色 球形及半球形物質(zhì)。將得到的樣品在空氣中以3度/分的速率煅燒至350度后保 溫3小時(shí)。冷卻后的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰。 實(shí)施例二將lg(NH》2Ce(N03)6溶于5ml乙醇，滴加lml 2mol/L的鹽酸，攪拌40分鐘， 加入10ml DMF攪拌10分鐘后，放入反應(yīng)釜。在IOO'C反應(yīng)160小時(shí)，得到黑色 球形及半球形物質(zhì)。將得到的樣品在空氣中以1度/分的速率煅燒至38(TC后保 溫2小時(shí)。冷卻后的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰，該樣品的 比表面積為196. 2m7g 實(shí)施例三將lg(NH》2Ce(N03)6溶于5ml乙醇，滴加1. 5ml 2mol/L的鹽酸，攪拌35分 鐘，加入10ml DMF攪拌10分鐘后，放入反應(yīng)釜。在14(TC反應(yīng)60小時(shí)后，冷 卻至室溫陳化20小時(shí)，再在140'C溫度下反應(yīng)25小時(shí)后，得到黑色球形及半球 形物質(zhì)。將得到的樣品在空氣中以1度/分的速率煅燒至40(TC后保溫3小時(shí)。 冷卻后的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰，該樣品的比表面積為 201. lm7g
權(quán)利要求
1.一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法，其特征是利用水熱法制備球狀、半球狀具有高比表面積及均一外觀形貌的介孔氧化鈰粉體；前驅(qū)體為Ce(COOH)3；將(NH4)2Ce(NO3)4作為鈰源溶于無(wú)水乙醇中攪拌30～60分鐘使其充分混合，加入酸后再加入N，N-二甲基甲酰胺攪拌5～30分鐘后放入水熱反應(yīng)釜，在100～160℃溫度范圍內(nèi)反應(yīng)40～140小時(shí)，所得樣品Ce(COOH)3前驅(qū)體，前驅(qū)體在350～450℃溫度范圍內(nèi)燒結(jié)2～8小時(shí)后，冷卻后的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰；具體工藝條件為(NH4)2Ce(NO3)4在反應(yīng)溶液中的溶液濃度為0.0685mol/L，(NH4)2Ce(NO3)4與無(wú)水乙醇的摩爾比3∶103～1∶103，加入酸為可溶性強(qiáng)酸，其H+在反應(yīng)液體中的濃度在0.04～0.12mol/L之間，(NH4)2Ce(NO3)4與N，N-二甲基甲酰胺的摩爾比8∶303～1∶114。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法， 其特征在于(NH》2Ce(N03)4與無(wú)水乙醇的摩爾比3: 103 3: 206之間，攪拌時(shí) 間在30 40分鐘之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法， 其特征在于加入的酸為可溶性強(qiáng)酸，其H+的在反應(yīng)液中的濃度0.06 0.10之 間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法， 其特征在于(NH4)2Ce(NO》4與N， N-二甲基甲酰胺的摩爾比17: 404 13: 206 之間，攪拌時(shí)間在10 20分鐘之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法， 其特征在于前驅(qū)體的燒結(jié)溫度在350 40(TC之間，燒結(jié)時(shí)間在2 4小時(shí)之間。
全文摘要
一種高比表面積介孔二氧化鈰微球的制備方法，屬于屬稀土氧化物材料領(lǐng)域。其特征是利用水熱法制備球狀、半球狀具有高比較面積及均一外觀形貌的介孔氧化鈰粉體；將(NH₄)₂Ce(NO₃)₄作為鈰源溶于無(wú)水乙醇中攪拌30～60分鐘使其充分混合，加入酸后再加入N，N-二甲基甲酰胺攪拌5～30分鐘后放入水熱反應(yīng)釜，在100～160℃溫度范圍內(nèi)反應(yīng)40～140小時(shí)，所得樣品Ce(COOH)₃前驅(qū)體，前驅(qū)體在350～450℃溫度范圍內(nèi)燒結(jié)2～8小時(shí)后，冷卻后的樣品即得到高比表面積球狀、半球狀介孔氧化鈰。本發(fā)明材料制備方法簡(jiǎn)易，設(shè)備簡(jiǎn)單，合成溫度低；原料價(jià)格低廉，無(wú)需昂貴的表面活性劑作模板劑；重復(fù)性好。獲得的介孔二氧化鈰，具有球形度高、尺度均一，孔徑范圍窄，比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101117233SQ20071011940
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者于然波, 徐燁明, 楊曉丹, 邢獻(xiàn)然, 駿 陳 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)