[发明专利]一种三维氧化铈的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土氧化物的制备方法，特别涉及氧化铈的制备方法。

背景技术

氧化铈及铈基材料由于在催化、氧传感器、燃料电池等领域内有广泛的应用而备受关注。特殊形状、纳米结构氧化铈基材料具有潜在的几何效应和粒子效应，因而这类材料被寄予更高的应用价值。然而到目前为止纳米结构材料的可控制备对材料科学家们仍然是个严峻挑战。近些年来随着碳纳米管材料被发现，具有管状、线状、棒状、等具有一维结构材料的研究受到广泛关注。但是关于三维结构材料的报道相对较少。

CeO₂和含CeO₂材料由于具有独特的催化性能被广泛用于汽车尾气三效催化剂和CO、CH₄等氧化反应。CeO₂在氧化反应中的主要作用是它的储-放氧性能并在反应中提供晶格氧，从而提高催化剂的性能。而CeO₂的储-放氧性能与比表面积和结构密切相关。如何从CeO₂的结构上改善其催化性能无疑已成为该催化材料研究的热点。目前CeO₂催化材料大多为纳米粒子，500℃焙烧后的比表面积一般在10-50m²/g。大比表面积或超大比表面积CeO₂催化材料的获取单纯从粒度本身考虑存在一定的局限性。氧化铈纳米结构的制备可提供CeO₂作为催化剂、助催化剂较好的孔隙结构及较高比表面积；并可赋予CeO₂强大的结构特性及化学热稳定性；将极大地提高其作为催化材料的特殊状态和量子尺度效应的功能。

万等[Chemistry of Material，2007，19(7)，1648-1655]报道了三维花状氧化铈的制备方法，其中不足之处是采用表面活性剂使反应复杂，增加成本，而且材料经450℃焙烧后比表面积不足40m²/g。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种氧化铈的制备方法。本发明是通过以下的技术方案实现的：先将铈盐用水或乙醇溶解，再加一定体积的醇液，金属铈浓度为0.01mol/L-2.5mol/L，在反应釜中100-250℃、反应6-480小时，固体产物甲酸铈(Ce(HCOO)₃)或碱式碳酸铈(Ce(CO₃)OH)经乙醇洗涤多次、干燥、经300-600℃，1-24小时焙烧后，得到由上百、甚至上千微米长，几个到几十微米宽的六方棒组成的三维结构氧化铈，比表面积在150-250m²/g。

本发明中的铈的前体选自硝酸铈、硝酸铈铵或有机铈盐中的一种。

本发明中的金属铈浓度为0.01mol/L-2.5mol/L。

本发明中的溶剂为乙二醇和一元醇的混合物。

本发明中的一元醇为碳一到碳十二中的一种或两种。

本发明中的乙二醇和一元醇的比例为10∶1-1∶10。

本发明中提供了一种三维结构氧化铈的制备方法，制备过程简单、经济、环保，得到的材料较现有的CeO₂具有更大的比表面积，具有三维结构。该材料可用于汽车尾气三效催化剂的助剂，氧化催化剂或催化剂载体，其它领域涉及储氧的功能材料及吸附材料。该材料在催化、燃料电池、吸附材料领域具有潜在的应用前景。

附图说明

附图1为CeO₂-1前驱体(a)和空气中450℃焙烧3小时后的SEM照片(b)。

附图2为CeO₂-2前驱体(a)和空气中450℃焙烧3小时后的SEM照片(b)。

附图3为CeO₂-3前驱体(a)和局部放大的SEM照片(b)。

附图4为CeO₂-4前驱体(a)和局部放大的SEM照片(b)。

附图5为CeO₂-5前驱体(a)和局部放大的SEM照片(b)。

附图6为CeO₂-3，CeO₂-4，CeO₂-5前驱体的XRD图谱。

附图7为CeO₂-3，CeO₂-4，CeO₂-5空气中450℃焙烧3小时后的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实例1