[发明专利]一种具有不同形貌纳米二氧化铈的固相制备方法

说明书

本发明提供了一种层状、片状、颗粒状纳米二氧化铈的固相制备方法。在该发明方法中，通过铈系金属盐与不同反应物在室温下发生固相化学反应，分别制得层状、片状、颗粒状纳米二氧化铈，将其用作一氧化碳氧化反应催化剂，显示了较好的催化效果。本发明方法所使用的原料廉价易得，反应操作简单，耗时少，易于进行大批量生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化铈的固相制备方法，属于材料合成与催化剂制备领域。

背景技术

稀土元素独特的4f电子结构，使其化合物在光、电、磁领域，物质转换和存储方面得到广泛的应用。除此之外，通过稀土元素或其化合物改性的材料会拥有这些特殊性质，所开发的各种材料可用于催化，电子，能源，环境保护，生物医药等多个领域。其中，铈是稀土元素中储量最丰富的元素，其在地壳中的丰度为68ppm，占稀土总含量的28%。二氧化铈作为过渡金属氧化物的一种以其无毒性、高储氧能力、化学性质稳定等特性被广泛地研究。合成二氧化铈纳米材料的方法主要是气相法、液相法、固相法。气相法需要使用特殊的设备，而液相法具有设备简单、易操作、成本低等特点，但步骤繁琐，需要大量使用溶剂。固相法具有操作简单、产率高、成本低、绿色环保的特点，但通常采用固相法所得产物的形貌、尺寸不易控制。

众所周知，纳米材料的形貌、尺寸对其性能影响巨大。二氧化铈可存在（111），（110）和（100）三个不同的暴露晶面，在用于催化反应时，不同的晶面表现出不同的反应活性。因此，如何通过方法简便的固相化学反应实现具有不同形貌、尺寸纳米二氧化铈的制备，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有不同形貌纳米二氧化铈的固相制备方法。通过使用廉价易得的原料，采用简便的操作方法，经固相化学反应可以制备出层状、片状、颗粒状纳米二氧化铈，将其用于催化一氧化碳氧化反应，显示出较好的催化效果。

本发明的技术方案如下：

在室温下，将摩尔比为1:0.5~6的铈系金属盐与不同的酸、碱、盐混合，进行研磨或球磨固相化学反应，产物经水浴、洗涤、干燥、煅烧后得到层状、片状或颗粒状纳米二氧化铈。所用的铈盐为硫酸铈、醋酸铈、氯化铈、硝酸铈、硝酸铈铵、醋酸铈的一种或多种，所使用的反应物为草酸、草酸钠、草酸铵、酒石酸、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、乙酸铵、氢氧化钾、氢氧化钠的一种或多种。片状二氧化铈的厚度为50-100nm，层状二氧化铈为50-100nm，颗粒状二氧化铈的粒径为20-100nm。不同形貌纳米二氧化铈对一氧化碳氧化反应展现出不同的催化性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：以固相化学反应为基础，采用廉价易得的原料，通过简单的研磨或球磨操作，可制得层状、片状、颗粒状纳米二氧化铈催化剂。制备方法简单，催化剂产率高，易于实现大批量生产等特点都使本发明具有极为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明第 1 实施例制备的产物的X射线衍射图谱。

图2为本发明第 1 实施例制备的产物的扫描电子显微镜照片。

图3为本发明第 1 实施例制备的产物的一氧化碳催化性能。

图4为本发明第 2 实施例制备的产物的X射线衍射图谱。

图5为本发明第 2 实施例制备的产物的扫描电子显微镜照片。

图6为本发明第 2 实施例制备的产物的一氧化碳催化性能。

图7为本发明第 3 实施例制备的产物的X射线衍射图谱。

图8为本发明第 3 实施例制备的产物的扫描电子显微镜照片。

图9为本发明第 3 实施例制备的产物的一氧化碳催化性能。

具体实施方式