[发明专利]一种Ce1-xZrxO2纳米片材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料的制备技术领域，具体涉及一种Ce_1‑xZr_xO₂纳米片材料及其制备方法。本发明采用硝酸铈、二水硝酸氧锆和硝酸钠配制混合溶液，然后依次加入氨水和双氧水得到溶胶，再通过水热处理得到超薄多孔的Ce_1‑xZr_xO₂纳米片材料。制备的锆离子改性的氧化铈材料，形成了固溶体结构，为厚度6～12nm的纳米片状形貌，片内具有尺度1.9～2.5nm的介孔，比表面积大于180m²/g，孔容积大于0.50cm³/g；Zr离子均匀分布于二氧化铈的晶格之中，形成了固溶体结构。易于工业化大规模生产，不需要高温焙烧处理，节约能源，不需要表面活性剂或强酸强碱，制备过程环境友好。

技术领域

本发明属于无机材料的制备技术领域，具体涉及一种Ce_1-xZr_xO₂纳米片材料及其制备方法。

背景技术

氧化铈是一种重要的稀土氧化物材料，具有很好的催化活性、优秀的光学性质、氧存储能力和优秀的气敏性能，被广泛的应用于催化剂、氧储存材料、燃料电池、超级电容器、抛光剂、气敏传感器和电子陶瓷等领域。

虽然目前关于氧化铈各种纳米形貌有广泛的报道，如纳米颗粒、纳米纤维、纳米线、纳米花等，但是对于氧化铈纳米片材料的报道较少，而且报道的都是无孔的纯二氧化铈纳米片材料，如专利20081020199.0公开的一种氧化铈纳米片的制备方法：采用铈盐和十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂通过水热法制备了氧化铈纳米片，此氧化铈纳米片是正方形、菱形或者六边形的单晶片，片中无孔。专利201410529975.3公开了一种氧化铈纳米片的制备方法：以醋酸铈和硼氢化钠为原料反应，先得到CeOHCO₃片，最后焙烧得到片状氧化铈纳米材料，得到的氧化铈为厚度25～30nm的无孔纳米片。专利201610536097.7公开了一种六边形二氧化铈纳米片材料的制备方法：采用六水硝酸铈和硼氢酸钠为原料，聚乙烯醇为表面活性剂，水热反应后进行退火得到边长为50～60nm的无孔二氧化铈六边形纳米片。

纳米片在使用过程中容易发生变化，如晶粒长大和片状结构破坏等。对氧化铈纳米片进行锆离子改性是一种有效的提高和稳定其结构和性能的手段，锆离子半径以及电负性和铈离子相近，可以进入氧化铈的晶格中，和氧化铈形成固溶体，从而可以抑制氧化铈片中纳米晶的长大，保持其高的比表面积和应用性能。

有孔的片状氧化铈纳米结构具有更大的比表面积，孔状结构利于溶质或者气体的进出，更有利于气体或者溶质的接触吸附，可以显著的提高其催化、气敏、氧储存、电池等应用性能。但是目前对于有孔的Ce_1-xZr_xO₂纳米片材料没有报道。

发明内容

针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种Ce_1-xZr_xO₂纳米片材料及其制备方法，材料为纳米片状形貌，片内具有介孔，比表面积大，Zr离子均匀分布于二氧化铈的晶格之中，形成了固溶体结构，制备工艺不需要高温焙烧处理，不需要表面活性剂或强酸强碱。

该Ce_1-xZr_xO₂纳米片材料为厚度6～12nm的纳米片状，片内具有尺度为1.9～2.5nm的介孔，其比表面积大于180m²/g，孔容积大于0.50cm³/g，Zr离子均匀分布于二氧化铈的晶格之中，形成了固溶体结构，x＝0.01～0.50。

其制备方法，具体如下：