[发明专利]一种微米级氧化铈微球的低温制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土材料制备领域，涉及一种微米级氧化铈微球的低温制备方法。

背景技术

氧化铈是一种轻稀土氧化物，具有活性高、价格低的特点，在很多领域都有广泛的应用，可用作处理汽车尾气的三效催化剂、固体氧化物燃料电池、光催化降解有机污染物材料、紫外吸收材料、氧传感器等。氧化铈的尺寸和形貌对其性能有一定影响，考虑到微球在流动性、密堆性、耐摩擦等方面与其他形状的材料相比具有突出的优势，所以氧化铈微球具有其他氧化铈粉体不具备的特殊性质，尤其是控制微球的尺寸在0.5到1微米，其可兼具纳米结构及微米结构的双重特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直径在0.5～1μm之间的氧化铈微球的低温制备方法，该制备方法工艺简单，反应条件温和，采用该方法制备的氧化铈微球分散性好、粒径均匀。

为实现上述之目的，本发明采用的技术方案为：

一种微米级氧化铈微球的低温制备方法，包括如下步骤：

(1)准确称取六水硝酸铈和尿素，分别加入少量去离子水，制成硝酸铈水溶液和尿素水溶液，六水硝酸铈和尿素的物质的量之比为1:4，混合上述两种水溶液，然后向其中加入甜菜碱，再加入一部分去离子水，搅拌使其完全溶解，形成混合溶液，控制混合溶液中铈离子的浓度为4.35g/L，尿素的浓度为2.4g/L，甜菜碱的浓度为1～1.2g/L；

(2)将混合溶液移入密闭反应容器中，升温到90℃，搅拌，反应8～12h，产生白色沉淀；

(3)离心分离出白色沉淀，用无水乙醇洗涤4次，于80℃下干燥12h；

(4)将步骤(3)得到的产物进行热处理，得到分散性好、粒径均匀的微米级氧化铈微球，微球的直径为0.5～1μm。

优选的，所述的热处理包括如下步骤：首先以20℃/min的升温速度升温到220℃，恒温5min，然后再以20℃/min的升温速度升温到550℃，恒温煅烧2h，最后降温至室温，完成热处理过程。

本发明所具有的有益效果：

(1)采用本发明方法制备的氧化铈微球分散性好、粒径均匀；

(2)采用本发明方法制备的氧化铈微球的直径可精确控制在0.5～1μm之间；

(3)本发明制备方法工艺简单，反应条件温和。

附图说明

图1为实施例1的氧化铈微球的扫描电镜图；

图2为图1的局部放大扫描电镜图；

图3为实施例1的氧化铈微球的X射线衍射图；

图4为实施例2的氧化铈微球的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种微米级氧化铈微球的低温制备方法，包括如下步骤：

(1)准确称取六水硝酸铈和尿素，分别加入少量去离子水，制成硝酸铈水溶液和尿素水溶液，六水硝酸铈和尿素的物质的量之比为1:4，混合上述两种水溶液，然后向其中加入甜菜碱，再加入一部分去离子水，搅拌使其完全溶解，形成混合溶液，控制混合溶液中铈离子的浓度为4.35g/L，尿素的浓度为2.4g/L，甜菜碱的浓度为1g/L；

(2)将混合溶液移入密闭反应容器中，升温到90℃，搅拌，反应8h，产生白色沉淀；

(3)离心分离出白色沉淀，无水乙醇洗涤4次，最后将白色沉淀于80℃下干燥12h；

(4)将步骤(3)得到的产物进行热处理，热处理包括如下步骤：首先以20℃/min的升温速度升温到220℃，恒温5min，然后再以20℃/min的升温速度升温到550℃，恒温煅烧2h，最后降温至室温，完成热处理过程，最后得到微米级氧化铈微球。

对本实施例制备的产物进行表征，图1是本实施例产物的扫描电镜图，可见产物分散性好，粒径均匀，呈球形，微球的直径为0.5～1μm，图2是图1的局部放大扫描电镜图，显示了单个微球的形貌，球形形态较好。对本实施例的产物进行X射线衍射分析，图3得到的X射线衍射图谱，经过与标准图谱对照，可确定制得产物为氧化铈。

实施例2

一种微米级氧化铈微球的低温制备方法，包括如下步骤：

(1)分别准确称取六水硝酸铈和尿素，分别加入少量去离子水，制成硝酸铈水溶液和尿素水溶液，六水硝酸铈和尿素的物质的量之比为1:4，混合上述两种水溶液，然后向其中加入甜菜碱，再加入一部分去离子水，搅拌使其完全溶解，形成混合溶液，控制混合溶液中铈离子的浓度为4.35g/L，尿素的浓度为2.4g/L，甜菜碱的浓度为1.2g/L；