专利名称：凹凸棒负载纳米氧化铈的制备方法
凹凸棒负载纳米氧化铈的制备方法技术领域；本发明涉及非金属矿产资源精加工和无机化工技术领域，更具体地是以凹凸 棒负载纳米氧化铈的制备方法。
背景技术：
由于表面效应的影响，纳米粒子的比表面积大、表面活性中心多、选择性好， 可以显著增进催化效率。国际上已经把纳米粒子作为第四代催化剂，在本世纪可 能成为催化反应的主要角色。铈是一种镧系元素，具有很好的氧化还原性能。氧 化钸是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂，具有较为独特的晶体结 构、较高的储氧能力(OSC)和释放氧的能力、较强的氧化-还原性能(Ce"Ce4、因而受到了人们极大关注， 一些研究成果已经应用于工业催化领域。而纳米氧化 铈吸附在具有活性的载体材料上则可以大大的提高其氧化还原性能，目前常用的载体材料包括合成分子筛、活性炭、各种合成纳米孔材料以及有机纳米钛交联蒙 脱石复合材料，而这些材料的合成过程复杂，生产成本高，所以材料学家一直在 寻找一种方便廉价的替代物。凹凸棒石是一种含水镁铝硅酸盐黏土矿物，具有独特的层链状晶体结构，呈 现直径约30 40nm，长度可达数微米的棒状晶体形态，属于典型的天然纳米矿 物，其表现出纳米效应、吸附活性和化学活性，因此凹凸棒石是一种值得重视的 载体材料。而目前关于凹凸棒负载纳米氧化铈的研究还未见报道。发明内容本发明以天然凹凸棒石粘土、铈盐和六次甲基四胺(HMT)为原料，采用 均匀沉淀法工艺进行合成，通过优化凹凸棒石粘土与铈盐的用量比，HMT和铈 盐的摩尔比，反应、煅烧条件等工艺参数来控制凹凸棒石粘土负载纳米氧化铈的 形貌及颗粒分布状态，从而得到了在凹凸棒上均匀负载、分散性好及粒度为纳米 级的氧化铈颗粒的产品。本发明具体工艺过程是将天然凹凸棒石粘土用盐酸预处理后，制成固含量 约为10%的浆料，再取一定量的凹凸棒浆料和铈盐混合溶于去离子水中，将溶液 用电动搅拌器搅拌均匀，其中CeS+相对于溶液的浓度范围为G.001mo1/1 0.5 mo1/1，凹凸棒的浓度范围为2 50g/1。再加入一定量的HMT，并搅拌均匀，HMT 与铈盐的摩尔比为2 : 1 20 : 1之间。混合溶液在电动搅拌器搅拌下放入70 IOO'C的水浴中反应1 5h，取出冷却静置至室温，过滤、洗涤后，进行干燥， 再在200 70(TC煅烧1 5h，得到负载了纳米氧化铈的凹凸棒粉体。铈盐为硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的任一种。所述Ce^相对于溶液的浓度范围在0.03mol/l 0.15mo1/1之间，凹凸棒的浓 度范围为5 20g/l之间，HMT与铈盐的摩尔比在3 : 1 8 : 1之间，煅烧温度在 200 40(TC煅烧效果较好。本发明采用了较为简单的化学工艺制备出了负载均匀、分散性好的负载纳米 级氧化铈颗粒的凹凸棒粉体，无需复杂的设备，所需化学原料种类少，价格便宜，实验可重复性好，有较大的工业推广价值。同时由于凹凸棒表面具有的能吸附小 分子的大量微孔和表面均匀负载的纳米级氧化铈颗粒的存在，使得其比单纯的纳 米氧化铈可能具有更高的催化氧化活性，使得其在处理汽车尾气及工业有机废水 治理等方面具有广泛的潜在应用价值。
图1为天然凹凸棒石和负载Ce02凹凸棒样品的XRD谱图 图2为200nm标尺范围的透射电镜图 图3为50nm标尺范围的透射电镜图具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述实施例l:将天然凹凸棒石粘土用盐酸预处理后，制成固含量约为10%的浆料，取该浆料10g，加入到90ml去离子水中，使得凹凸棒的浓度在10g/l，再加 入Ce(N03)3 0.005mol，使得Ce"相对于溶液的浓度在0.05mol/l，将溶液用电动 搅拌器搅拌均匀，再加入相对Ce3+5倍摩尔量的约0.025mol的HMT搅拌均匀， 混合溶液在电动搅拌器搅拌下放入75"的水浴中反应2h，取出冷却静置至室温， 过滤，用去离子水洗漆3次后，再用无水乙醇洗涤3次，在8(TC下进行干燥， 再在20(TC煅烧2h，冷却后对样品进行充分的研磨，从而得到了负载了纳米氧化 铈的凹凸棒粉体。对所得的样品进行X射线粉末衍射实验并在透射电镜下进行 观察结构。按实施例l的工艺参数制得的负载了纳米氧化铈的凹凸棒粉体与天然凹凸棒 XRD比较图谱如图1所示。在制备的负载了纳米氧化铈的凹凸棒中出现了明显的 氧化铈的特征衍射峰，说明反应后形成了氧化铈。同时凹凸棒石的特征衍射峰相 对的减弱，可能是由于氧化铈颗粒将凹凸棒包裹而形成的。负载了纳米氧化铈的凹凸棒粉体的透射电镜图如图2、 3所示，其中图2为 200nm标尺范围内的透射电镜图，图3为50nm标尺范围内的透射电镜图。从中可 以看出，氧化铈纳米颗粒均匀的负载在凹凸棒石表面，氧化铈颗粒直径约5 10nm。实施例2:改变Ce(N03)3的加入量为O.Olmol， HMT的加入量为0.02mol, 凹凸棒的浓度控制在2g/1，在70'C的水浴中反应3h，再在30(TC煅烧5h，后续 检测如实施例l。实施例3:改变Ce(N03)3的加入量为0.05mol， HMT的加入量为l.Omol， 凹凸棒的浓度控制在50g/l，在IO(TC的水浴中反应lh，再在700'C煅烧5h，后 续检测如实施例1。实施例4:改变^J盐为硫酸铈，硫酸铈的加入量为0.005mol，改变HMT的 加入量为0.05mol，凹凸棒的浓度控制在10g/l，在9(TC的水浴中反应lh，再在 20(TC煅烧lh，后续检测如实施例l。实施例5:改变铈盐为氯化铈，氯化铈的加入量为0.003mol，改变HMT的 加入量为O.OlOmol，凹凸棒的浓度控制在5g/1，在8(TC的水浴中反应3h，再在 300'C煅烧2h，后续检测如实施例l。
权利要求
1.凹凸棒负载纳米氧化铈的制备方法，其特征在于将天然凹凸棒石粘土用盐酸预处理后，制成固含量约为10％的浆料，再取一定量的凹凸棒浆料和铈盐混合溶于去离子水中，将溶液用电动搅拌器搅拌均匀，其中Ce3+相对于溶液的浓度范围为0.001mol/l～0.5mol/l，凹凸棒的浓度范围为2～50g/l；再加入一定量的HMT，并搅拌均匀，HMT与铈盐的摩尔比为2∶1～20∶1之间；混合溶液在电动搅拌器搅拌下放入70～100℃的水浴中反应1～5h，取出冷却静置至室温，过滤、洗涤后，进行干燥，再在200～700℃煅烧1～5h，得到负载了纳米氧化铈的凹凸棒粉体。
2. 根据权利要求1所述的凹凸棒负载纳米氧化铈的制备方法，其特征在于铈盐 为硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的任一种。
3. 根据权利要求l所述的凹凸棒负载纳米氧化铈的制备方法，其特征在于所述 Ce"相对于溶液的浓度范围在0.03mol/l 0.15mo1/1之间，凹凸棒的浓度范围 为5 20g/l之间，HMT与铈盐的摩尔比在3: 1 8: 1之间，煅烧温度在200 400 。C。
全文摘要
本发明涉及非金属矿产资源精加工和无机化工技术领域，其特征在于将天然凹凸棒石粘土用盐酸预处理后，制成固含量约为10％的浆料，再取一定量的凹凸棒浆料和铈盐混合溶于去离子水中，将溶液用电动搅拌器搅拌均匀，其中Ce<sup>3+</sup>相对于溶液的浓度范围为0.001mol/l～0.5mol/l，凹凸棒的浓度范围为2～50g/l；再加入一定量的HMT，并搅拌均匀，HMT与铈盐的摩尔比为2∶1～20∶1之间；混合溶液在电动搅拌器搅拌下放入70～100℃的水浴中反应1～5h，取出冷却静置至室温，过滤、洗涤后，进行干燥，再在200～700℃煅烧1～5h，得到负载了纳米氧化铈的凹凸棒粉体。本发明制备的凹凸棒粉体负载均匀、分散性好，无需复杂的设备，所需化学原料种类少，价格便宜，实验可重复性好。
文档编号B01J21/16GK101239308SQ20081001982
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者超 姚, 跃 张, 李霞章, 陆晓旺, 丰 陈, 陈志刚 申请人:江苏工业学院