專利名稱：：一種用自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及納米固體氧化物材料的制備，特別是一種納米二氧化鈰的合成。
背景技術(shù)：
：納米材料由于其獨(dú)特的光、聲、電、磁、熱、催化力學(xué)等特性及潛在的高科技應(yīng)用前景，引起了人們的普遍關(guān)注。二氧化鈰是一種廉價(jià)而用途廣泛的材料。納米二氧化鈰是一種立方螢石結(jié)構(gòu)的新型多功能材料，在發(fā)光材料、催化劑、電子陶瓷、玻璃的拋光等方面有著廣泛的用途。在工業(yè)催化領(lǐng)域，納米二氧化鈰常作為汽車尾氣處理、光催化的催化劑以及催化劑的載體和助劑。納米二氧化鈰常見的制備方法有沉淀法、微乳液法、溶劑熱法等。沉淀法對(duì)產(chǎn)品的影響因素較多，如濃度、反應(yīng)溫度、溶液pH值、焙燒時(shí)間和溫度等對(duì)二氧化鈰的顆粒大小影響很大；微乳液法在生產(chǎn)工藝上還不十分成熟，尚不能大規(guī)模的用于工業(yè)化生產(chǎn)，此外，此法制備過(guò)程中使用的有機(jī)溶劑或有機(jī)原料對(duì)環(huán)境造成污染。這些方法不同程度地存在生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻以及對(duì)環(huán)境有污染等缺點(diǎn)，因此在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法。用該法制得的納米—氧化鈰比表面積大，品粒??；該法不需要高溫處理，操作簡(jiǎn)單易行、重復(fù)性好，可通過(guò)控制反應(yīng)條件，調(diào)節(jié)納米二氧化鈰的晶粒大小。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案以硝酸亞鈰為鈰源，以多羥基有機(jī)物為燃燒劑，按多羥基有機(jī)物與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5:l至3:i配置溶液，向上述溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值在310之間，在室溫?cái)嚢柘?，將上述溶液或溶膠置于15(TC以上蒸發(fā)溶劑后自催化燃燒12小時(shí)，獲得納米二氧化鈰。本發(fā)明獲得納米二氧化鈰，分散均勻，粒徑在470nm之間可控調(diào)節(jié)。本發(fā)明所述的多羥基有機(jī)物燃燒劑為山梨醇、甘露醇、葡萄糖、蔗糖或甘油的一種，最優(yōu)是山梨醇。本發(fā)明所述多羥基有機(jī)物燃燒劑與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5:l至3:l，最優(yōu)為3:l至2:L本發(fā)明所述的溶液pH值在310之間，最優(yōu)pH值為3.3。本發(fā)明與現(xiàn)有制備工藝相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用原料價(jià)格低廉，制備成本低，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要大型儀器設(shè)備、投資省。設(shè)備要求低；產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)合理，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，不產(chǎn)生污染環(huán)境的氮氧化物，對(duì)環(huán)境較為友好。2、本發(fā)明不需要高溫處理，通過(guò)蒸發(fā)溶劑后自催化燃燒即可得到疏松多孔的納米二氧化鈰。3、通過(guò)控制原料配比、溶液pH值，可制備不同粒徑的二氧化鈰，平均粒徑在370nm之間，易于操作，產(chǎn)率100%。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面以實(shí)施例作祥細(xì)說(shuō)明，并繪出了附圖描述本發(fā)明得到二氧化鈰微粒的表征，其中圖1為山梨醇與六水硝酸亞鈰的摩爾比為2、pH值為10時(shí)，產(chǎn)物二氧化鈰的X射線多晶衍射圖(XRD)。圖2為甘露醇與六水硝酸亞鈰的摩爾比為2、pH值為3.3時(shí)，產(chǎn)物二氧化鈰的透射電鏡圖(TEM)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入1.8217g山梨醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，山梨醇與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5。溶解后滴加氨水使pH值保持為IO并繼續(xù)攪拌I小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15CTC以上自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例2將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入3.6434g山梨醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，山梨醇與硝酸亞鈰的摩爾比為1。溶解后滴加氨水使pH值保持為IO并繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中150'C以上自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例3將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入7.2868g山梨醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，山梨醇與硝酸亞鈰的摩爾比為2。溶解后滴加氨水使pH值保持為10，繼續(xù)攪拌l小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15(TC以上干燥自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例4將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入10.9302g山梨醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4moi/L，山梨醇與硝酸亞鈰的摩爾比為3。溶解后滴加氨水使pH值保持為IO并繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15(TC以上自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例5將13.0275g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入16.3953g山梨醇。硝酸亞鈰的濃度為0.6mol/L，山梨醇與硝酸亞鈰的摩爾比為3。溶解后pH值約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中150。C以上干燥自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例6將2.1713g六水合硝酸亞鈽倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入0.4554g甘露醇。硝酸亞鈰的濃度為0.1mol/L，甘露醇與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌l小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15(TC以上自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例7將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入7.2868g甘露醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，甘露醇與硝酸亞鈰的摩爾比為2。溶解后pH約為3.3，，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15(TC以上自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例8將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入10.9302g甘露醇。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，甘露醇與硝酸亞鈰的摩爾比為3。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中15(TC以上干燥自催化燃燒12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例9將8.6850g六水合硝酸亞鈽倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫卜加入7.9268g葡萄糖。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，葡萄糖與硝酸亞鈰的摩爾比為2。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)表面皿中15(TC以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例10將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入11.8902g葡萄糖。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，葡萄糖與硝酸亞鈰的摩爾比為3。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)表面皿中150'C以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例11將13.0275g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入2.9726g葡萄糖。硝酸亞鈰的濃度為0.6mol/L，葡萄糖與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)表面皿中15(TC以上12小時(shí)，制得一氧化鈰(晶粒大小見表l)。實(shí)施例12將S.6S50g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入13.692g蔗糖。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，蔗糖與硝酸亞鈰的摩爾比為2。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)到蒸發(fā)表面皿屮15(TC以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(品粒大小見表1)。實(shí)施例13將2.1713g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入0.8558g蔗糖。硝酸亞鈰的濃度為0.1mol/L，蔗糖與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)到蒸發(fā)表面皿中15(TC以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表1)。實(shí)施例14將8.6850g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入3.6836g甘油。硝酸亞鈰的濃度為0.4mol/L，蔗糖與硝酸亞鈰的摩爾比為2。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌l小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)到蒸發(fā)表面皿中150'C以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表1)。實(shí)施例15將13.0275g六水合硝酸亞鈰倒入100ml的燒杯中，加水配成50mL溶液，攪拌，然后在室溫下加入8.2881g甘油。硝酸亞鈰的濃度為0.6mol/L，蔗糖與硝酸亞鈰的摩爾比為3。溶解后pH約為3.3，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，將上述液體轉(zhuǎn)到蒸發(fā)表面皿中15(TC以上12小時(shí)，制得二氧化鈰(晶粒大小見表l)。表l實(shí)施例中晶粒尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注表1晶粒尺寸由x射線多晶衍射測(cè)量得到。權(quán)利要求1、一種用自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，以硝酸亞鈰為鈰源，以多羥基有機(jī)物為燃燒劑，按多羥基有機(jī)物與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5∶1至3∶1配置溶液，向上述溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值在3～10之間，在室溫?cái)嚢柘滦纬山j(luò)合物溶膠，將上述絡(luò)合物溶膠置于鼓風(fēng)干燥箱中，150度以上蒸發(fā)溶劑后自催化燃燒12小時(shí)，獲得納米二氧化鈰。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，其特征是所述的納米二氧化鈰分散均勻，粒徑可在470nm之間可控調(diào)節(jié)。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，其特征是所述的多羥基有機(jī)物為山梨醇、甘露醇、葡萄糖、蔗糖、甘油中的一種。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，其特征是所述的多羥基有機(jī)物為山梨醇。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，其特征是所述的氨水調(diào)節(jié)最佳pH值為3.3。全文摘要一種用自催化燃燒法制備納米二氧化鈰的方法，以硝酸亞鈰為鈰源，以多羥基有機(jī)物為燃燒劑，按多羥基有機(jī)物與硝酸亞鈰的摩爾比為0.5∶1至3∶1配置溶液，滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH值在3～10之間，將上述絡(luò)合物溶膠置于鼓風(fēng)干燥箱中，150度以上蒸發(fā)溶劑后自催化燃燒12小時(shí)，獲得納米二氧化鈰。本發(fā)明獲得納米二氧化鈰，粒徑在4～70nm之間可控調(diào)節(jié)，制備成本低，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，投資省。文檔編號(hào)C01F17/00GK101182027SQ20071015659公開日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年11月9日優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日發(fā)明者吳紅苗,輝樓,莫流業(yè),鄭小明申請(qǐng)人:浙江大學(xué)