專利名稱：一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，屬于稀土化合物的制備技術領域。
背景技術：
近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，世界各國都在積極開展新材料的研究，材料的研究向著極限狀態(tài)發(fā)展，稀土粉體材料則要求具有高的均一性、填充性、分散性和反應操作性等，而大比表面積稀土氧化物由于具有特殊的性能，愈來愈受到人們的重視，尤其是大比表面積氧化鈰已成為近年來研究的熱點，大比表面積氧化鈰主要用于催化材料等，而這些催化材料主要用于汽車尾氣凈化、催化燃燒、污水處理、空氣凈化等能源環(huán)境方面，隨著世界環(huán)境的日益惡化，人們對氧化鈰催化劑的需求也越來越多，而由于比表面積增大，能夠提高催化劑的催化能力，因此高比表面積氧化鈰制備的研究已成為人們關注的熱點。
然而，目前稀土氧化物的工業(yè)制備普遍采用草酸鹽、碳酸鹽等在600～1000℃熱分解而成，由此得到的氧化鈰的比表面積僅為2～10m2/g，無法滿足催化材料對產(chǎn)品性能的要求。
中國專利CN1043216是通過采用肼或肼化合物作為添加劑，制備大比表面積稀土氧化物(包括氧化鈰)。首先合成含肼的稀土草酸鹽，再由含肼稀土草酸鹽熱分解來制得稀土氧化物，其比表面積可達5～10m2/g。
中國稀土學報.1996，14(4)372～375中報道了采用過氧化氫-氨水沉淀法制備氧化鈰超微粉末，控制適當?shù)臈l件可制得粒徑范圍在5～13nm，250℃焙燒比表面積為118m2/g的CeO2超微粉末，但此方法，后處理困難，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。
南京大學學報.1999，35(4)486～490中報道了以檸檬酸為配體的溶膠-凝膠法制備CeO2超細粒子，320℃焙燒2h比表面積為57m2/g，平均粒徑為10nm；南京大學學報.2000，36(1)10～103中報道了用冰凍脫水法制備CeO2超細粒子，200℃焙燒5h比表面積為89m2/g，平均粒徑為7nm，用尿素水解法制備CeO2超細粒子，400℃焙燒2h比表面積為127m2/g，平均粒徑大于500nm，但這些方法都不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鈰的比表面積大，平均粒徑小，成本低?？晒I(yè)化生產(chǎn)的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法。
本發(fā)明的目的由如下技術方案實現(xiàn)(1).用一種酸溶解鈰的碳酸鹽或氧化物，或用水溶解鈰的硝酸鹽、氯化物或硫酸鹽制成鈰的鹽溶液，特別是硝酸鹽溶液A；(2).該鈰鹽溶液A中，鈰離子的濃度為0.1～2.0mol/l，氫離子濃度為0.001～1mol/l；(3).向該鈰鹽溶液中加入分散劑F，分散劑F的加入量是氧化鈰重量的2～15％，形成溶液B；(4).然后向B溶液中加入添加劑T，添加劑T的加入量是MCe/MT＝0.2～4摩爾比，形成溶液C；(5).取一種或兩種以上(包含兩種)沉淀劑溶于水，制成濃度為0.1～7mol/l的水溶液D；(6).將溶液C與溶液D混合進行化學反應，反應時間為10～200分鐘，控制反應終點的pH值為5～10；(7).化學反應后生成的沉淀物再經(jīng)攪拌10～100分鐘；
(8).該沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到氧化鈰的前驅(qū)體E；(9).該前驅(qū)體E在400～1000℃下灼燒2～10小時，即得到高比表面積納米氧化鈰產(chǎn)品。
分散劑F是一種或一種以上的表面活性物質(zhì)。
表面活性物質(zhì)特別是非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑。
添加劑T是一種或一種以上的無機或有機銨鹽化合物，如氯化銨、硝酸銨、硫酸銨、檸檬酸銨、酒石酸銨、醋酸銨、水楊酸銨等。
沉淀劑是氨水、碳銨、尿素、堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽或酸式碳酸鹽等堿性物質(zhì)。
氧化鈰的前驅(qū)體E在400～1000℃下灼燒2～10小時，其升溫速度是每小時升溫50～500℃。
本發(fā)明的優(yōu)點制備高比表面積納米氧化鈰，制備含有鈰離子的鹽溶液A，在該溶液中加入表面活性劑F和添加劑T，形成溶液C，取一種或兩種以上(包含兩種)的沉淀劑溶于水，形成溶液D，將溶液C和D混合，進行化學反應，反應時間為10～200分鐘，然后調(diào)節(jié)反應懸浮液終點的pH值為5～10，生成沉淀物，化學反應后生成的沉淀物再經(jīng)攪拌10～100分鐘，然后過濾、洗滌、干燥該沉淀物，最后在400～1000℃下灼燒2～10小時，其升溫速度是每小時50～500℃，可得到比表面積大于100m2/g的納米氧化鈰。本發(fā)明同時用工業(yè)碳酸鈰、工業(yè)碳銨、工業(yè)氨水、工業(yè)草酸等為原料，適合工業(yè)化生產(chǎn)，同時此方法的成本較低。
四

圖1為本發(fā)明高比表面積納米氧化鈰透射電鏡圖；五、具體的實施方式實施例1
將5.2kg碳酸鈰(CeO2≥45％)用2.91LHNO3溶解，并加12.69L去離子水制成溶液A，在其中加46.8g聚乙二醇，再加1.65kg檸檬酸銨成溶液C。取26.6L1.5mol/L的NH4HCO3成溶液D。然后在攪拌的情況下，將溶液C滴加到溶液D中，在滴加過程中，溶液D的pH值不斷降低，待溶液C滴完后，滴加氨水溶液至反應體系的pH值為6.5±0.5；此時生成白色沉淀，再攪拌該沉淀0.5小時，將沉淀過濾，并用去離子水洗滌3～4次，然后將沉淀置于80℃靜態(tài)空氣中干燥12小時，再在450℃焙燒2小時，升溫速度為200℃/小時，產(chǎn)品為氧化鈰，比表面積是122.6m2/g(BET法測得)，其粒度為20～70nm。
實施例2將2.1kg Ce(NO3)3·6H2O和4.83L去離子水制成溶液A，在其中加24.9g聚乙二醇，再加0.207kg氯化銨成溶液C。取12.1L1.2mol/L的NaHCO3成溶液D。然后在攪拌的情況下，將溶液D滴加到溶液C中，在滴加過程中，溶液C的pH值不斷增大，待溶液D滴完后，滴加氨水溶液至反應體系的pH值為6.5±0.5；此時生成白色沉淀，再攪拌該沉淀0.5小時，將沉淀過濾，并用去離子水洗滌3～4次，然后將沉淀置于100℃靜態(tài)空氣中干燥12小時，再在480℃焙燒2小時，升溫速度為150℃/小時，產(chǎn)品為氧化鈰，比表面積是110.8m2/g(BET法測得)，其粒度為40～70nm。
實施例3將1.2kg氧化鈰(CeO2≥99％)用1.49LHNO3溶解，并加4.51L去離子水制成溶液A，在其中加48g聚乙二醇，再加0.891g酒石酸銨成溶液C。取10.5L2.0mol/L的NaOH成溶液D。然后在攪拌的情況下，將溶液D滴加到溶液C中，在滴加過程中，溶液C的pH值不斷增大，待溶液D滴完后，滴加氨水溶液至反應體系的pH值為6.5±0.5；此時生成白色沉淀，再攪拌該沉淀0.3小時，將沉淀過濾，并用去離子水洗滌3～4次，然后將沉淀置于120℃靜態(tài)空氣中干燥6小時，再在420℃焙燒2小時，升溫速度為200℃/小時，產(chǎn)品為氧化鈰，比表面積是145.2m2/g(BET法測得)，其粒度為20～50nm(見附圖1)。
權利要求
1.一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于(1).用一種酸溶解鈰的碳酸鹽或氧化物，或用水溶解鈰的硝酸鹽、氯化物或硫酸鹽制成鈰的鹽溶液，特別是硝酸鹽溶液A；(2).該鈰鹽溶液A中，鈰離子的濃度為0.1～2.0mol/l，氫離子濃度為0.001～1mol/l；(3).向該鈰鹽溶液中加入分散劑F，分散劑F的加入量是氧化鈰重量的2～15％，形成溶液B；(4).然后向B溶液中加入添加劑T，添加劑T的加入量是MCe/MT＝0.2～4摩爾比，形成溶液C；(5).取一種或兩種以上(包含兩種)沉淀劑溶于水，制成濃度為0.1～7mol/l的水溶液D；(6).將溶液C與溶液D混合進行化學反應，反應時間為10～200分鐘，控制反應終點的pH值為5～10；(7).化學反應后生成的沉淀物再攪拌10～100分鐘；(8).該沉淀物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到氧化鈰的前驅(qū)體E；(9).該前驅(qū)體E在400～1000℃下灼燒2～10小時，即得到高比表面積納米氧化鈰產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于分散劑F是一種或一種以上的表面活性物質(zhì)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于表面活性物質(zhì)是非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于添加劑T是一種或一種以上的無機或有機銨鹽化合物，如氯化銨、硝酸銨、硫酸銨、檸檬酸銨、酒石酸銨、醋酸銨、水楊酸銨等。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于沉淀劑是氨水、碳銨、尿素、堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽或酸式碳酸鹽等堿性物質(zhì)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，其特征在于氧化鈰的前驅(qū)體E在400～1000℃下灼燒2～10小時，其升溫速度是每小時升溫50～500℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高比表面積納米氧化鈰的制備方法，屬于稀土化合物的制備技術領域。特點是先制備含有鈰離子的鹽溶液A，在該溶液中加入表面活性劑F和添加劑T，形成溶液C，取一種或兩種以上沉淀劑溶于水，形成溶液D，將溶液C和D混合，進行化學反應，反應時間為10～200分鐘，調(diào)節(jié)反應懸浮液終點pH值為5～10，生成沉淀物，生成的沉淀物再經(jīng)攪拌10～100分鐘，過濾、洗滌、干燥該沉淀物，在400～1000℃下灼燒2～10小時，其升溫速度是每小時升溫50～500℃，可得到比表面積大于100m
文檔編號C01F17/00GK1785815SQ20051013252
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2005年8月28日
發(fā)明者李梅, 柳召剛, 胡艷宏, 王秀江, 史振學 申請人:內(nèi)蒙古科技大學