CN101117233A - 一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，属于属稀土氧化物材料领域。其特征是利用水热法制备球状、半球状具有高比较面积及均一外观形貌的介孔氧化铈粉体；将(NH4)2Ce(NO3)4作为铈源溶于无水乙醇中搅拌30～60分钟使其充分混合，加入酸后再加入N，N－二甲基甲酰胺搅拌5～30分钟后放入水热反应釜，在100～160℃温度范围内反应40～140小时，所得样品Ce(COOH)3前驱体，前驱体在350～450℃温度范围内烧结2～8小时后，冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈。本发明材料制备方法简易，设备简单，合成温度低；原料价格低廉，无需昂贵的表面活性剂作模板剂；重复性好。获得的介孔二氧化铈，具有球形度高、尺度均一，孔径范围窄，比表面积大等优点。

Description

一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法
技术领域：
本发明属于属稀土氧化物材料领域，涉及一种介孔二氧化铈材料的制备方法，特别是采用非模板剂制备的微米、亚微米级球形、半球形，比表面积150-280m2/g，孔径3-10nm的介孔二氧化铈材料的方法。
背景技术：
CeO2是稀土家族中的一种重要化合物，以其储氧性能好、负载金属分散性高等多项优良特性而备受瞩目。介孔CeO2由于其结构稳定性而具有CeO2的所有性质，包括良好的化学稳定性、强储氧释氧功能、及高温快速氧空位扩散能力。同时介孔CeO2又具有纳米级孔道结构、高比表面积，可以极大拓宽CeO2的应用领域。目前，介孔CeO2的制备主要有表面活性剂模板法、熔胶凝胶法、及硬模板法等。这些方法主要在模板剂或前驱体原料价格高、制备工艺复杂等缺点，不利于规模化生产及应用。因此开发低成本制备具有介孔结构高比表面积CeO2的方法意义重大。另外，材料的外在形貌也会对它的性能和应用产生不容忽视的影响，微球状材料因具有较低的摩擦系数、良好的流动性、密堆性和分散性等优点在各种领域中具有出重要应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种以低成本的简易过程获得高比较面积、外观形貌均一、可操控性强的微米、亚微米级球状、半球状介孔二氧化铈材料的制备方法。
一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，利用水热法制备球状、半球状具有较高比表面积及较均一外观形貌的介孔氧化铈粉体。前驱体为Ce(COOH)3。将(NH4)2Ce(NO3)4作为铈源溶于无水乙醇中搅拌30～60分钟使其充分混合，加入一定量酸后再加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)搅拌5～30分钟后放入水热反应釜，在100～160℃温度范围内反应40～140小时，所得样品Ce(COOH)3前驱体，前驱体在350～450℃温度范围内烧结2～8小时后，冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈。
具体工艺条件为：(NH4)2Ce(NO3)4在反应溶液中的溶液浓度为0.0685mol/L，(NH4)2Ce(NO3)4与无水乙醇的摩尔比3∶103～1∶103，加入酸为可溶性强酸，其H+在反应液体中的浓度在0.04～0.1mol/L之间，(NH4)2Ce(NO3)4与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的摩尔比8∶303～1∶114。
本发明材料制备方法简易，设备简单，合成温度低；原料价格低廉，无需昂贵的表面活性剂作模板剂；重复性好。获得的介孔二氧化铈，具有球形度高、尺度均一，孔径范围窄，比表面积大等优点。比表面积达150-280m2/g，孔径2-10nm.，本发明获得的二氧化铈为微米、亚微米级，使该球易于***控，可有效规避纳米级颗粒在应用中不易回收的缺点。
附图说明
图1为最终产物的XRD图谱，说明获得样品为CeO2单一相。
图2为该样品的吸附/脱附等温线，从此图中可以看出该样品的比较面积为185.1m2/g，具有较大的比表面积。
图3、图4为样品的扫描电镜照片，样品保持了较好的球状及半球状形貌。
具体实施方式
实施例一
将1g(NH4)2Ce(NO3)6溶于9ml乙醇，滴加1ml 2mol/L的盐酸，搅拌30分钟，加入10ml DMF搅拌10分钟后，放入反应釜。在100度反应140小时，得到黑色球形及半球形物质。将得到的样品在空气中以3度/分的速率煅烧至350度后保温3小时。冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈。
实施例二
将1g(NH4)2Ce(NO3)6溶于5ml乙醇，滴加1ml 2mol/L的盐酸，搅拌40分钟，加入10ml DMF搅拌10分钟后，放入反应釜。在100℃反应160小时，得到黑色球形及半球形物质。将得到的样品在空气中以1度/分的速率煅烧至380℃后保温2小时。冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈，该样品的比表面积为196.2m2/g
实施例三
将1g(NH4)2Ce(NO3)6溶于5ml乙醇，滴加1.5ml 2mol/L的盐酸，搅拌35分钟，加入10ml DMF搅拌10分钟后，放入反应釜。在140℃反应60小时后，冷却至室温陈化20小时，再在140℃温度下反应25小时后，得到黑色球形及半球形物质。将得到的样品在空气中以1度/分的速率煅烧至400℃后保温3小时。冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈，该样品的比表面积为201.1m2/g。

Claims (5)

1.一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，其特征是利用水热法制备球状、半球状具有高比表面积及均一外观形貌的介孔氧化铈粉体；前驱体为Ce(COOH)3；将(NH4)2Ce(NO3)4作为铈源溶于无水乙醇中搅拌30～60分钟使其充分混合，加入酸后再加入N，N-二甲基甲酰胺搅拌5～30分钟后放入水热反应釜，在100～160℃温度范围内反应40～140小时，所得样品Ce(COOH)3前驱体，前驱体在350～450℃温度范围内烧结2～8小时后，冷却后的样品即得到高比表面积球状、半球状介孔氧化铈；
具体工艺条件为：(NH4)2Ce(NO3)4在反应溶液中的溶液浓度为0.0685mol/L，(NH4)2Ce(NO3)4与无水乙醇的摩尔比3∶103～1∶103，加入酸为可溶性强酸，其H+在反应液体中的浓度在0.04～0.12mol/L之间，(NH4)2Ce(NO3)4与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比8∶303～1∶114。
2.根据权利要求1所述的一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，其特征在于：(NH4)2Ce(NO3)4与无水乙醇的摩尔比3∶103～3∶206之间，搅拌时间在30～40分钟之间。
3.根据权利要求1所述的一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，其特征在于：加入的酸为可溶性强酸，其H+的在反应液中的浓度0.06～0.10之间。
4.根据权利要求1所述的一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，其特征在于：(NH4)2Ce(NO3)4与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比17∶404～13∶206之间，搅拌时间在10～20分钟之间。
5.根据权利要求1所述的一种高比表面积介孔二氧化铈微球的制备方法，其特征在于：前驱体的烧结温度在350～400℃之间，烧结时间在2～4小时之间。
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