水介质分散铈锆氧化物纳米材料的合成方法_4

文档序号:8275877阅读:来源:国知局
a 5Zr0.502纳米材料溶胶体,总体积76.1ml,其中Ce 0.5Zr0.502含量为8.15%(w/V)。
[0098]图4为实施例4合成的水介质分散Cea5Zrci 5O2纳米材料样品及表征图,其中a)是样品图;b)是该样品的透射电镜(TEM)图,表明Cea5Zra5O2纳米颗粒为单分散,纳米颗粒尺度为2.6?6.8nm,平均尺寸为4.7nm ;c)是该样品经80°C蒸发干燥后的粉沫及其χ-射线衍射(XRD)图,与CeO2萤石立方结构(JCPDS Card N0.43-1002)图一致,其中(111)面峰2 Θ为29.108°,(220)面峰2 Θ为48.512°,经德拜-谢乐公式计算(111)面向晶粒尺寸为4.3 nm,与TEM观测值一致,表明Cea5Zra5O2纳米颗粒为单晶体。
[0099]实施例5
水介质分散铺错氧化物Cea6Zra4OjA米材料的合成:取 0.024mol Ce (NO3) 3.6H20 加入去离子水中搅拌溶解,取 0.016mol ZrO (NO3) 2.2H20加入去离子水中搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液并加入过氧化氢(30w%) 1.22ml,用去离子水稀释至60ml,记为A液;取2.56g氢氧化钠、3.59g氢氧化钾加入去离子水中配成碱溶液,用去离子水稀释至60ml,记为B液。搅拌A液并加热至60°C,将B液滴定至A液中,至A液pH为7.8?8.0,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液于50°C搅拌3h,加入40mlI, 2-丙二醇,使用回流装置于加热温度102°C及搅拌下回流4h后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用去离子水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为84.24%。于水凝胶中加入含1,3-丙二醇20% (V/V)水溶液15.0ml,含丙二酸3% (g/V)及乙酸5% (V/V)水溶液15.0ml,含聚乙烯吡咯烷酮10% (w/V)水溶液14.0ml,于室温下搅拌5h,在水热釜中以1.0°C /min速率升温至150°C恒温水热合成4h,冷却至室温,得到水介质分散Cea6Zra4O2纳米材料溶胶体,总体积 77.5ml,其中 Cea6Zra4O2含量为 7.87% (w/V)。
[0100]图5为实施例5合成的水介质分散Cea6Zrci 4O2纳米材料样品及表征图,其中a)是样品图;b)是该样品的透射电镜(TEM)图,表明Cea6Zra4O2纳米颗粒为单分散,纳米颗粒尺度为2.8?7.0nm,平均尺寸为4.9nm ;c)是该样品经80°C蒸发干燥后的粉沫及其χ-射线衍射(XRD)图,与CeO2萤石立方结构(JCPDS Card N0.43-1002)图一致,其中(111)面峰2 Θ为28.880°,(220)面峰2 Θ为48.197°,经德拜-谢乐公式计算(111)面向晶粒尺寸为4.5 nm,与TEM观测值一致,表明Cea6Zra4O2纳米颗粒为单晶体。
[0101]对比例2
取 0.024mol Ce (NO3) 3.6H20 加入去离子水中搅拌溶解,取 0.016mol ZrO (NO3) 2.2H20加入去离子水中搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液并加入过氧化氢(30w%) 1.22ml,用去离子水稀释至60ml,记为A液;取2.86g氢氧化钠、3.75g氢氧化钾加入去离子水中配成碱溶液,用去离子水稀释至60ml,记为B液。搅拌A液并加热至60°C,将B液滴定至A液中,至A液pH为10.5?11.0,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液于50°C搅拌3h,力口入40mlI, 2-丙二醇,使用回流装置于加热温度102°C及搅拌下回流4h后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用去离子水洗涤至滤液pH为7.1?
7.3,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为79.36%。于水凝胶中加入含1,3-丙二醇20% (V/V)水溶液15.0ml,含丙二酸4% (g/V)及乙酸20% (V/V)水溶液15.0ml,含聚乙烯吡咯烷酮8% (w/V)水溶液14.0ml,于室温下搅拌5h,在水热釜中以1.0°C /min速率升温至150°C恒温水热合成4h,冷却至室温,得到铈锆氧化物Cea6Zra4O2悬浊液,总体积约75.8ml,其中Cea6Zra4O2含量约8.04%(w/V)。表明Ce Q.6ZrQ.402纳米颗粒团聚较重,是由于Ce-Zr氢氧化物水凝胶含水量偏低,以及有机醇、酸及高聚物比例不当而合成效果不佳。
[0102]实施例6
水介质分散铺错氧化物Cea7Zra3OjA米材料的合成:
取 0.028mol CeCl3.7H20 加入超纯水中搅拌溶解,取 0.012mol ZrO(NO3)2.2H20 加入超纯水中搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液并加入过氧化氢(30w%) 1.98ml,用超纯水稀释至60ml,记为A液;取5.57g碳酸铵、2.32g氢氧化钠加入超纯水中配制碱溶液,用超纯水稀释至60ml,记为B液。于搅拌下将A液滴入B液中,待A液滴完后用稀氨水调节pH至8.6?
8.9,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液陈放过夜,加入40ml 1,3-丙二醇,用回流装置于加热温度103°C及搅拌下回流3h后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液压滤,用超纯水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为82.96%。于水凝胶中加入含乙醇20% (V/V)水溶液14.0ml,含乙酸20% (V/V)水溶液14.0ml,含聚乙二醇8% (w/V)、聚乙烯醇5% (w/V)水溶液12.0ml,于60°C加热搅拌2h,置入水热釜,以0.80C /min速率升温至160°C恒温水热合成3h后冷却至室温,得到水介质分散Cea7Zra3O2纳米材料溶胶体,总体积71.6ml,其中Ce Cl7Zra3O2含量为8.80% (w/V)。
[0103]图6为实施例6合成的水介质分散Cea7Zrci 3O2纳米材料样品及表征图。其中a)是样品图;b)是该样品的透射电镜(TEM)图,表明Cea7Zra3O2纳米颗粒为单分散,纳米颗粒尺度为2.8?7.8nm,平均尺寸为5.3nm ;c)是该样品经80°C蒸发干燥后的粉沫及其χ-射线衍射(XRD)图,与CeO2萤石立方结构(JCPDS Card N0.43-1002)图一致,其中(111)面峰2 Θ为28.769°,(220)面峰2 Θ为47.845°,经德拜-谢乐公式计算(111)面向晶粒尺寸为4.6 nm,与TEM观测值一致,表明Cea7Zra3O2纳米颗粒为单晶体。
[0104]实施例7
水介质分散铺错氧化物Cea8Zra2OjA米材料的合成:
取0.032mol Ce (NH4)2(NO3)6.2H20加入去离子水中搅拌溶解,取0.008molZr(NO3)4.5H20加入去离子水中搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液,用去离子水稀释至50ml,记为A液;取6.0Oml浓氨水(25w%)、4.49g氢氧化钾加入去离子水中配制碱溶液,用去离子水稀释至50ml,记为B液。取一容器加入50ml蒸馏水,记为C液。搅拌C液并加热至60°C,将A液及B液并流滴定至C液中,直至A液滴定完毕,调节终点pH为8.0?8.2。将该悬浊液于室温搅拌5h,加入25ml乙醇及25ml异丙醇,使用回流装置于加热温度85°C及搅拌下回流5h,冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用去离子水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为82.08%。于水凝胶中加入含乙醇10% (V/V)及1,3-丙二醇10%水溶液14.0ml,含乙酸10% (V/V)及丁酸5% (V/V)水溶液13.0ml,含聚乙二醇15% (w/V)水溶液12.0ml,80°C加热搅拌lh,置入水热釜,于150°C恒温水热合成4h后冷却至室温,得到水介质分散Cea8Zra2O2纳米材料溶胶体,总体积 69.7ml,其中 Cea8Zra2O2含量为 9.32% (w/V)。
[0105]图7为实施例7合成的水介质分散Cea8Zrci 2O2纳米材料样品及表征图。其中a)是样品图;b)是该样品的透射电镜(TEM)图,表明Cea8Zra2O2纳米颗粒为单分散,纳米颗粒尺度为3.0?8.0nm,平均尺寸为5.5nm ;c)是该样品经80°C蒸发干燥后的粉沫及其χ-射线衍射(XRD)图,与CeO2萤石立方结构(JCPDS Card N0.43-1002)图一致,其中(111)面峰2 Θ为28.606°,(220)面峰2 Θ为47.640°,经德拜-谢乐公式计算(111)面向晶粒尺寸为5.0 nm,与TEM观测值一致,表明Cea8Zra2O2纳米颗粒为单晶体。
[0106]实施例8
水介质分散铺错氧化物米材料的合成:
取0.015mol Ce (NO3) 3.6H20加入去离子水中搅拌溶解,取0.028mol ZrOCO3.ηΗ20 (先用硝酸溶解)加入去离子水搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液,加入0.0022mol La (NO3) 3.ηΗ20,用去离子水稀释至80ml,记为A液;取3.90ml浓氨水(25w%)、2.08g氢氧化钠加入去离子水中配成碱溶液,加入过氧化氢(30w%)l.06ml,用去离子水稀释至80ml,记为B液。于搅拌下将A液滴入B液中,待A液滴完后用稀氨水调节pH至8.7?9.0,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液陈放过夜,加入20ml乙醇及20ml异丙醇,用回流装置于加热温度90°C及搅拌下回流7h后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用去离子水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为87.10%。于水凝胶中加入含I, 3-丙二醇20% (V/V)水溶液15.0ml,含乳酸5% (g/V)及乙酸5% (V/V)水溶液14.0ml,含聚乙二醇15% (w/V)水溶液10ml,60°C加热搅拌2h,置入水热釜,于160°C恒温水热合成4h后冷却至室温,得到水介质分散Cea35Zra65O2纳米材料溶胶体,总体积 82.6ml,其中 Cetl 35Zrtl 65O2含量为 7.30% (w/V),含 La 203为 0.43% (w/V)。
[0107]对比例3
取0.015mol Ce (NO3) 3.6H20加入去离子水中搅拌溶解,取0.028mol ZrOCO3.ηΗ20 (先用硝酸溶解)加入去离子水搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液,加入0.0022mol La(NO3)3.ηΗ20,用去离子水稀释至40ml,记为A液;取4.1Oml浓氨水(25w%)、2.20g氢氧化钠加入去离子水中配成碱溶液,加入过氧化氢(30w%)l.60ml,用去离子水稀释至40ml,记为B液。于搅拌下将A液滴入B液中至pH至约11.0,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液陈放过夜,加入20ml乙醇及20ml异丙醇,用回流装置于加热温度80°C及搅拌下回流5h后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用去离子水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为84.67%。于水凝胶中加入含1,3-丙二醇20% (V/V)水溶液15.0ml,含乙酸30% (V/V)水溶液14.0ml,含聚乙烯醇8%(w/V)水溶液10ml,60°C加热搅拌2h,置入水热釜,于200°C恒温水热合成2h后冷却至室温,得到铈锆氧化物Cea35Zra65Cyx淀物,总体积约75.3ml,其中Ce Q.35ZrQ.6502含量为8.01%(w/V),含La2O3为0.48% (w/V)。由于滴定步骤铈锆盐及碱的浓度较高,以及含水量及合成浆料比例不当等因素,使得Cea6Zra4O2纳米颗粒团聚严重而发生沉淀。
[0108]实施例9
水介质分散铺错氧化物Cea45Zra55OjA米材料的合成:
取 0.018mol Ce(Ac)3.4H20 加入自来水中搅拌溶解,取 0.022mol ZrO(NO3)2.2H20加入自来水中搅拌溶解,混合铈、锆盐溶液,加入0.0016mol Y(NO3)3.ηΗ20及0.0016molNd(NO3) 3.ηΗ20,用自来水稀释至60ml,记为A液;取9.41ml浓氨水(25w%)加入自来水中配成碱溶液,用自来水稀释至60ml,记为B液;取一容器加入60ml自来水,加入过氧化氢(30w%)l.45ml,记为C液。搅拌C液并加热至60°C,将A液及B液并流滴定至C液中,直至A液滴定完毕,调节pH为7.8?8.2,得到Ce-Zr混合氢氧化物沉淀物悬浊液。将该悬浊液于80°C搅拌2h,加入60ml丙三醇,使用回流装置于加热温度108°C及搅拌下回流Ih后冷却至室温,得到Ce-Zr氢氧化物共溶体悬浊液。然后将该悬浊液抽滤,用自来水洗涤至滤液pH为7.0?7.2,得到Ce-Zr氢氧化物水凝胶,其中含水量为85.96%。于水凝胶中加入含乙醇20% (V/V)水溶液12.0ml,含乙酸30
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