[发明专利]一种制备立方晶系氧化铈纳米晶的方法

说明书

本发明提供一种制备立方晶系氧化铈纳米晶的方法，属于纳米材料制备技术领域。把明胶溶于热水中，配制1%～5%的明胶水溶液；把Ce(NO₃)₃•6H₂O溶于所述明胶水溶液中，配制0.01～0.2mol/L的硝酸亚铈溶液；按硝酸亚铈与双氧水物质的量之比为1:1～6，将双氧水溶液加入所述硝酸亚铈溶液中，搅拌直至形成絮状不溶物，滴入氨水，直至溶液pH为9～12，形成大量不溶物，过滤收集，然后烘干，焙烧，得到所述立方晶系氧化铈纳米晶。该方法工艺简单，成本低，可以通过调节制备条件来控制产物立方晶系氧化铈纳米晶的尺寸，得到的立方晶系氧化铈纳米晶纯度高，纳米粒子大小均匀，形貌相似。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种制备立方晶系氧化铈纳米晶的方法。

背景技术

纳米材料因其独特的表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观隧道效应而表现出不同于常规材料的特殊性能，因而在各个领域得到广泛的应用。作为新材料中的一员——稀土纳米材料的研究也成为世界各国科学家研究的热点之一。纳米二氧化铈具有晶型单一，电学性能和光学性能良好等优点，因此被广泛应用于固体氧化物燃料电池电极、光催化剂、防腐涂层、气体传感器、燃料电池、离子薄膜、抛光材料等方面。

    制备氧化铈的方法很多，主要包括固相法和液相法。固相法制备氧化铈是把相关铈盐和其他材料按一定比例混合、研磨、再经过煅烧获得；液相法是选择合适的可溶性铈盐配制成溶液，使各元素呈离子态或分子态，再选择合适的沉淀剂或用蒸发、升华、水解等操作，使金属离子均匀沉淀或结晶出来，最后将沉淀或结晶的固体脱水或加热分解而得到所需的粉末，为控制得到的粒子大小和形貌，也可在液相法中使用合适的添加剂。制备纳米氧化铈的液相法主要包括：微乳液法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等，通过这些方法可以得到不同大小、形貌的氧化铈纳米粒子。但采用这些方法制备氧化铈纳米粒子也存在着一些不足，主要表现在：（1）固相法操作简单，但所用原材料不如液相法混合均匀，并且在高温下难以得到纳米粒子。（2）液相法工艺比较复杂，成本高，需要的时间较长，难以满足工业化要求。（3）液相法容易引入杂质，得到的产品纯度相对较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备立方晶系氧化铈纳米晶的方法，该方法工艺简单，成本低，可以通过调节制备条件来控制产物立方晶系氧化铈纳米晶的尺寸，得到的立方晶系氧化铈纳米晶纯度高，纳米粒子大小均匀，形貌相似。

本发明提供一种制备立方晶系氧化铈纳米晶的方法，包括以下步骤：

（1）把明胶溶于70～100℃的热水中，配制质量分数为1%～5%的明胶水溶液；

（2）把Ce(NO₃)₃?6H₂O溶于所述明胶水溶液中，配制浓度为0.01～0.2mol/L的硝酸亚铈溶液；

（3）按硝酸亚铈与双氧水物质的量之比为1:1～6，将双氧水溶液加入所述硝酸亚铈溶液中，搅拌直至形成絮状不溶物，获得含有絮状不溶物的溶液；

（4）向步骤（3）所述含有絮状不溶物的溶液中滴入氨水，直至溶液pH为9～12，形成大量不溶物；

（5）过滤收集步骤（4）中所述的大量不溶物，然后在空气中、60～120℃条件下烘干，获得固体混合物；

（6）把步骤（5）中所述固体混合物转入电阻炉中，在300～700℃下焙烧30～180min，得到所述立方晶系氧化铈纳米晶。

所述立方晶系氧化铈纳米晶的平均直径为5～50nm。

步骤（6）中所述焙烧的时间为30～180min。

步骤（1）中所述明胶水溶液的质量浓度为1%。

步骤（1）中所述明胶水溶液的质量浓度为2%。