[发明专利]一种纳米铈基稀土复合氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化物粉体的制备方法，尤其涉及一种纳米铈基稀土复合氧化物粉体的制备方法。

背景技术

近年来，随着燃料电池产业的发展，一种新型高效的能使电解质层薄膜化和提高中低温下离子的电导率、降低操作温度的电解质材料纳米铈基稀土复合氧化物的制备也越来越受到人们的重视。目前，制备纳米铈基稀土复合氧化物方法主要有沉淀法、醇盐水解法、溶胶-凝胶法、水热法等，其中，沉淀法由于具有能精确控制各组分含量、成本低、工艺简单、易于规模化生产等优点而得到了广泛的研究。

沉淀法制备纳米铈基稀土复合氧化物的方法很多，但其制备的关键技术是解决制备过程中易出现的粉末的颗粒形貌不一致、粒径分布宽以及易团聚等问题，因为粉末的颗粒形貌不一致、粒径分布宽以及团聚等问题对纳米铈基稀土复合氧化物的性能有很大的影响，例如容易造成电池短路等。

中国专利CN101962168.1公开了以硝酸盐的结晶水合物为原料，以无水C₂~C₄醇类作溶剂，使用乙醇胺作沉淀剂，采用共沉淀法制备氧化锆、氧化铈类纳米粉体材料。所述方法克服了通常以水为溶剂、以无机碱或无机盐作沉淀剂的共沉淀法易存在沉淀不均匀、容易团聚、需要特殊的干燥方法和设备等不足，所制备的氧化锆类、氧化铈类纳米粉体材料具有晶粒尺寸小(一次晶粒尺寸为6~20nm)、颗粒尺寸小、粒径分布窄(粒径分布为50~150nm)、无硬团聚、烧结活性高等优点；但此方法工艺较复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种工艺简单、成本低的纳米铈基稀土复合氧化物的制备方法，降低粉体的团聚程度，获得粒径小、形貌一致、粒径分布窄的纳米粉体材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明所述的制备纳米铈基稀土复合氧化物的制备方法，包括配制溶液、沉淀、表面处理、干燥和煅烧步骤：

（1）配制溶液：在总稀土金属离子浓度为0.2~0.4mol/L氯化稀土溶液中，加入其总稀土金属离子摩尔质量1.5~2.5wt%的防团聚试剂氯化铵；在2.0~2.5 mol/L的碳酸氢铵溶液中，加入按氯化稀土溶液中总稀土金属离子摩尔质量计为10.5~13.5wt%的表面活性剂；

（2）沉淀：在不断搅拌下，将步骤（1）碳酸氢铵溶液加入到氯化稀土溶液中，得到碳酸稀土复合物悬浮液；继续搅拌10~30分钟，静置陈化30~60分钟；

（3）表面处理：过滤步骤（2）的碳酸稀土复合物，用纯水洗涤，然后用表面处理液处理3~6次；

（4）干燥：将步骤（3）的碳酸稀土复合物于120℃干燥4小时；

（5）煅烧：将步骤（4）的碳酸稀土复合物于700~1100℃煅烧4小时，得到纳米铈基稀土复合氧化物。

本发明所述纳米铈基稀土复合氧化物为氧化钆掺杂氧化铈、氧化镧掺杂氧化铈、氧化钇掺杂氧化铈或氧化钐掺杂氧化铈；

所述表面活性剂为分子量2000~20000中的一种或几种的聚乙二醇混合物。

所述表面处理液为乙醇、正丁醇或异丙醇中的一种或几种的混合物。

本发明的优点在于：

1.直接合成出粒度小、形貌一致、粒径分布窄且分散性好的纳米铈基稀土复合氧化物，避免了粉碎过程，流程短，工艺简单易控，成本低；

2.单一颗粒粒径可控制在50~100nm之间、团聚体粒度D₁₀大于100nm、D₅₀小于500nm、D₉₀小于1000nm，粒度分布范围窄；

3. 通过控制煅烧温度来制得比表面积从2~60m²/g的不同的纳米铈基稀土复合氧化物。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为实施例1的纳米铈基稀土复合氧化物的晶体结构图。

图3为实施例1的纳米铈基稀土复合氧化物的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1

Ce_0.8Sm_0.2O_1.9的制备。