[发明专利]一种纳米氧化铈颗粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米氧化铈颗粒的制备方法，属于稀土氧化物材料领域。该方法包括以下步骤：第一步：将铈盐、表面活性剂按照质量比为1:1‑1:5配置，混合并溶解于水中，搅拌得到澄清溶液；第二步：继续对溶液搅拌，同时用碱性溶液调节反应液的pH值至7－10；第三步：将上述混合均匀的溶液转移至反应釜中，进行水热反应至反应充分；第四步：将反应完毕后的产物进行干燥，对其进行研磨，得到氧化铈粉末。本发明的工艺简单、制备出的粒径分布可控且均一稳定的氧化铈纳米颗粒。

技术领域

本发明属于稀土氧化物材料领域，特别涉及一种粒径可控的纳米氧化铈颗粒的制备方法，属于无机纳米材料制备工艺技术领域。

背景技术

稀土是一组同时具有电、磁、光、以及生物等多种特性的新型功能材料，称为资源中的“维生素”，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。我国的稀土资源十分丰富，约占世界已探明储量的80％以上，工业储量为世界第一，为我国稀土工业的发展提供了得天独厚的条件。

铈是人类应用最早的稀土元素，它是火石的主要成分，而人类应用火石己有数千年的历史。随着现代技术的发展，铈的应用范围不断扩大，用量也成倍地增长，目前己成为应用最广、用量最大的稀土元素。铈作为一种重要的斓系元素，可失去两个6s电子和一个5d电子形成三价离子，也可由于受4f电子排布的影响形成较稳定的4f空轨道，给出四价离子。这种变价特性，使其具有很好的氧化还原性能。

CeO₂是一种廉价、用途极广的轻稀土氧化物，已被用于催化剂、化学机械抛光、电化学、钢铁工业等领域。作为催化剂，CeO₂已广泛用于汽车尾气净化催化剂中；以CeO₂作为抛光颗粒的抛光液广泛应用于各种精密玻璃抛光、半导体基板抛光、单晶硅片抛光和集成电路中间介质层抛光；在电化学中，利用CeO₂基复合氧化物作电解质，在中温时就能有足够高的阳离子电流密度；在钢铁工业中，CeO₂可作为微量添加剂用于钢、铸铁、钦、铝、镍、钨、钥等材料中，从而改善合金的热稳定性和耐腐蚀性等。

纳米CeO₂材料，因既具有纳米材料的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应及量子尺寸效应的优点，又具有稀土材料的氧化还原能力强及配位数多变的特点，可广泛用于发光材料、紫外吸收剂、催化材料、燃料电池和化学机械抛光等，具有广阔的市场前景。纳米二氧化铈的性能不仅与其本身的物理化学性质有关，还与它们的平均粒径、分散情况以及颗粒大小等有着密切的关系。因此，选用合适的方法制备出具有一定形貌、尺寸可控的纳米CeO₂是很有必要的。

中国专利CN1699282提出了单分散球形氧化铈的制备方法，所得氧化铈球粒径较为单一(300nm左右)，其用途比较狭窄，且需要使用沉淀剂，过程比较复杂；中国专利CN1371867A提出了一种氧化铈溶胶的制备方法，但是该法不仅工序复杂，而且条件苛刻，最终得到的颗粒粒径尺寸分布较宽(在6～200nm)，应用受限；中国专利CN101792171A提出了一种氧化铈纳米球的制备方法，但该方法需要后续煅烧处理，步骤繁杂；中国专利CN1025571A提出了一种结晶性良好的单分散纳米氧化铈纳米粉体，但该方法制备的氧化铈粒径较大(160～300nm)，无法用作纳米材料，且需要用到硝酸盐作为矿化剂。综上所述，通过简便的工艺，有效合成粒径可控且集中的、稳定性能优良的氧化铈纳米颗粒具有一定的挑战性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、粒径分布可控且均一稳定的氧化铈纳米颗粒的制备方法。

一种纳米氧化铈颗粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步：将铈盐、表面活性剂和水按照质量比为1:1:50-1:5:2 000配置混合，搅拌得到澄清溶液；

第二步：继续对溶液搅拌，同时用碱性溶液调节反应液的pH值至7－10；