水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，先以三價(jià)鈰鹽和氯化鑭為前驅(qū)體，氨水和硫酸銨為沉淀劑，通過(guò)水熱方式在120?200℃下反應(yīng)12?20小時(shí)。得到的中間產(chǎn)物，再以離子交換的方式，在0.4 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌8?12小時(shí)，最終進(jìn)行分離洗滌，得到納米片狀儲(chǔ)氧材料。本發(fā)明不需要任何模板，不添加有機(jī)溶劑，制備工藝基本無(wú)污染。產(chǎn)品在新型三效催化劑方面有著良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，汽車(chē)尾氣已成為空氣污染的主要來(lái)源之一，控制和治理汽車(chē)尾氣污染已成為當(dāng)今全球性的重要課題。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，三效催化劑(Three Way Convers1nCatalyst, TWC)就成了機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的最有效手段。在三效催化劑中，儲(chǔ)氧材料是組成催化劑的一個(gè)重要部分，決定了催化劑的性能和壽命。儲(chǔ)氧材料最重要的作用在于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作階段的活性氧存儲(chǔ)與釋放，從而達(dá)到拓寬工作窗口的目的。
[0003]在各種儲(chǔ)氧材料中，最為廣泛使用的是各類(lèi)鈰基儲(chǔ)氧材料。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提尚，人們對(duì)儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧性能提出了更尚的要求，如何提尚材料的氧氣存儲(chǔ)能力(Oxygen Storage Capacity, 0SC)成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)之一。二維納米材料相對(duì)于普通納米顆粒具有更好的儲(chǔ)氧容量(Angew.Chem.1nt.Ed., 2011，50(19)，4378-4381)，因此研究如何合成具有高儲(chǔ)氧容量的二維鈰基儲(chǔ)氧材料具有重要的科研意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:提供一種低成本，高儲(chǔ)氧容量的納米片狀鈰基材料的制備方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
納米片狀氧化鈰的制備。
[0006]室溫下將3-4 mmol可溶性三價(jià)鈰鹽溶解于10-30 ml水中，攪拌下加入1_2 ml氨水，1-2 g硫酸銨粉末，0.05-1.00 g亞硫酸鈉粉末。充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于120-200°C下反應(yīng)12-20小時(shí)。所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于約0.4 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌8-12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色。沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。
[0007]納米片狀鑭鈰羥基硫酸鹽的制備。
[0008]室溫下3.2-6.4 mmol六水氯化鑭和0.8_1.6 mmol可溶性三價(jià)鈰鹽溶解于約30ml水中，攪拌下加入1-2 ml氨水，1-2 g硫酸銨粉末，0.05-1 g亞硫酸鈉粉末。充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于120-200°C下反應(yīng)12-20小時(shí)。所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于約0.3-0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌8-12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色。沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。
[0009]優(yōu)選的，方案I，2中所用可溶性三價(jià)鈰鹽為七水氯化亞鈰或硫酸亞鈰。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
所述納米片狀儲(chǔ)氧材料不需要任何模板，不添加有機(jī)溶劑，制備工藝基本無(wú)污染。所得片狀氧化鈰儲(chǔ)氧容量在200μπιΟ1 02/g以上，片狀鑭鈰羥基硫酸鹽儲(chǔ)氧容量約600μπιΟ1 02/g，其儲(chǔ)氧容量在同類(lèi)儲(chǔ)氧材料中優(yōu)勢(shì)明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明所得納米片狀氧化鈰的TEM圖。
[0012]圖2為本發(fā)明所得納米片狀鑭鈰羥基硫酸鹽的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限定性的實(shí)施案例如下(下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中的試驗(yàn)材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為自常規(guī)化學(xué)試劑商店購(gòu)買(mǎi)得到的):
實(shí)施案例一:
納米片狀氧化鈰的制備。
[0014]室溫下將4 mmol七水氯化亞鈰溶解于約30 ml水中，攪拌下加入2ml 28%體積濃度氨水，2g硫酸銨粉末，0.05g亞硫酸鈉粉末。充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)20小時(shí)。所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于約0.4 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色。沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。產(chǎn)品如附圖1所示。
[0015]實(shí)施案例二:
納米片狀銅鋪輕基硫酸鹽的制備。
[0016]室溫下6.4 mmol六水氯化鑭和1.6 mmol七水氯化亞鋪溶解于約30 ml水中，攪拌下加入2ml 28%體積濃度氨水，2g硫酸銨粉末，0.05g亞硫酸鈉粉末。充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于200°C下反應(yīng)20小時(shí)。所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于約0.4 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色。沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。此時(shí)產(chǎn)物如圖2所示。
[0017]實(shí)施案例三:
納米片狀氧化鈰的制備。
[0018]室溫下將4 mmol硫酸亞鈰溶解于約30 ml水中，攪拌下加入2ml 28%體積濃度氨水，2g硫酸銨粉末，0.05g亞硫酸鈉粉末。充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，于120°C下反應(yīng)12小時(shí)。所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于約0.4 mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色。沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，該水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法包括以下步驟: 1)室溫下將可溶性三價(jià)鈰鹽和氯化鑭溶解于10-30ml水中，攪拌下加入1-2 ml氨水，1-2 g硫酸銨粉末，0.05-1.00 g亞硫酸鈉粉末;充分混合后將混合后的體系轉(zhuǎn)移到50 ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，加水至液面達(dá)器壁高度約4/5處，于120-200°C下反應(yīng)12-20小時(shí); 2)將步驟I)所得沉淀經(jīng)由抽濾，用水洗滌后，分散于0.3-0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中，攪拌8-12小時(shí)，至沉淀呈淺黃色;沉淀再經(jīng)抽濾分離，水洗干燥即為所需產(chǎn)品。2.權(quán)利要求1中所述水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，步驟I)中可溶性三價(jià)鈰鹽優(yōu)選為氯化亞鈰或硫酸亞鈰。3.權(quán)利要求1中所述水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，步驟I)中，制備片狀氧化鈰時(shí)，可溶性三價(jià)鈰鹽用量為3-4 mmol;制備鑭鈰羥基硫酸鹽時(shí)，氯化鑭用量為3.2-6.4 mmol和可溶性三價(jià)鋪鹽用量為0.8-1.6 mmol，氯化鑭和鋪鹽摩爾比為4:1。4.權(quán)利要求1中所述水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，步驟I)中氨水用量為l-2ml,硫酸錢(qián)用量在l_2g，亞硫酸鈉用量在0.05-1.00g。5.權(quán)利要求1中所述水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，步驟I)中水熱反應(yīng)溫度在120-200 0C，時(shí)間為12-20小時(shí)。6.權(quán)利要求1中所述水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法，其特征在于，步驟2)中，用氫氧化鈉溶液處理步驟I)中間產(chǎn)物8-12小時(shí)。7.—種如權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的水熱法制備納米級(jí)片狀氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽的方法制備的氧化鈰及鑭鈰羥基硫酸鹽。
【文檔編號(hào)】C01F17/00GK106006703SQ201610352324
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】周克斌, 譚弘毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大學(xué)