[发明专利]一种铝、铈双组分水溶胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝、铈双组分水溶胶，特别是一种分散相的铝组分为γ-AlOOH(勃姆石)纳米晶、铈组分为CeO₂(以CeO₂的唯一晶相方铈石相出现)纳米晶的双组分水溶胶的制备方法，即纳米勃姆石-方铈石双组分水溶胶(为叙述简便计，下面在提到该勃姆石-方铈石双组分水溶胶时，将其简称为“铝铈溶胶”)的湿化学制备方法。本发明属于无机纳米材料领域。 

背景技术

在与本发明有一定相关关系的溶胶制备技术方面，文献报道多集中在单一勃姆石溶胶制备。由于粗粒的方铈石沉淀难于胶溶，使得不易制备出稳定的CeO₂水溶胶。这方面的现有技术出现在专利ZL 99114762.6中，它涉及一种CeO₂水溶胶的合成方法，它以含铈(III)的混合氯化稀土的水溶液为起始物，经过沉淀-氧化-选择性溶解非铈稀土的氢氧化物等步骤，获得CeO₂纳米水溶胶，该溶胶能够长期稳定存放。此外，董相廷等用氨水沉淀Ce(NO₃)₃，然后用硝酸胶溶沉淀，获得CeO₂纳米水溶胶，所得浅黄色透明的水溶胶可以较稳定地存在48h[董相廷等.CeO₂纳米水溶胶的制备.稀有金属材料与工程，2002，31(3)：229～231]。少见报道铝、铈双组分水溶胶的制备方法，尤其是铝、铈双组分纳米水溶胶的制备方法。 

本发明安排了Al³⁺、Ce³⁺的快速共沉淀-将沉淀物内的铈(III)氧化为铈(IV)-胶溶由γ-AlOOH及Ce(OH)₄(氢氧化铈(IV))构成的沉淀物的工艺，制备出铝铈溶胶，构成该水溶胶的分散相的铝、铈微粒均为几个纳米尺度的晶质化合物。本技术领域的研究人员知道，在同浓度的酸液作用下，Ce(OH)₄及γ-AlOOH的溶解度远远低于Ce(OH)₃的溶解度。本技术领域的研究人员还知道，铈(IV)的氢氧化物Ce(OH)₄所对应的完全脱水产物为CeO₂，但是，Ce(OH)₄已经具有方铈石(CeO₂的唯一晶相)的晶体结构，Ce(OH)₄同CeO₂之间的差异仅在于前者含水，即：Ce(OH)₄可以被看作一种含水的CeO₂，表述为二水合二氧化铈(CeO₂·2H₂O)。且Ce(OH)₄能够在较低温度下部分脱水转变为CeO₂·mH₂O(m＜2)，例如在T≤100℃的水热条件下实现。也就是说，水合二氧化铈(CeO₂·nH₂O，n≤2)同晶质CeO₂的晶体结构一致。水合二氧化铈的热分析结果同这一认识相吻合：随温度升高，水合二氧化铈逐渐脱水，当脱水达到完全时转变为CeO₂，此过程中没有出现相变。与铈(IV)的氢氧化物Ce(OH)₄的上述性质截然不同的是，铈(III)的氢氧化物Ce(OH)₃脱水的产物为晶质Ce₂O₃，晶质Ce₂O₃的晶体结构不同于Ce(OH)₃的晶体结构；γ-AlOOH脱水的产物为晶质Al₂O₃，晶质Al₂O₃的晶体结构不同于γ-AlOOH的晶体结构；此处，晶质氢氧化物与由它们脱水而成的对应晶质氧化物分属两类晶体结构。本发明正是利用铈(IV)的氢氧化物Ce(OH)₄以及铝的氢氧化物γ-AlOOH的特性，提 供了一种从Al³⁺、Ce³⁺盐的混合溶液出发，合成出稳定的铝铈双组分纳米晶溶胶的工艺。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备铝铈溶胶，特别是一种分散相的铝组分为勃姆石纳米晶、铈组分为方铈石纳米晶的双组分水溶胶的方法。 

根据上述发明目的，本发明的制备方法，铝铈溶胶的制备方法通过以下技术方案实现，该方案的特征在于有如下工艺步骤：