专利名称：：一种用自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法
技术领域：
：本发明涉及纳米固体氧化物材料的制备，特别是一种纳米二氧化铈的合成。
背景技术：
：纳米材料由于其独特的光、声、电、磁、热、催化力学等特性及潜在的高科技应用前景，引起了人们的普遍关注。二氧化铈是一种廉价而用途广泛的材料。纳米二氧化铈是一种立方萤石结构的新型多功能材料，在发光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃的抛光等方面有着广泛的用途。在工业催化领域，纳米二氧化铈常作为汽车尾气处理、光催化的催化剂以及催化剂的载体和助剂。纳米二氧化铈常见的制备方法有沉淀法、微乳液法、溶剂热法等。沉淀法对产品的影响因素较多，如浓度、反应温度、溶液pH值、焙烧时间和温度等对二氧化铈的颗粒大小影响很大；微乳液法在生产工艺上还不十分成熟，尚不能大规模的用于工业化生产，此外，此法制备过程中使用的有机溶剂或有机原料对环境造成污染。这些方法不同程度地存在生产成本高、生产工艺复杂、反应条件苛刻以及对环境有污染等缺点，因此在工业化生产中的应用受到限制。
发明内容本发明的目的是提供一种用自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法。用该法制得的纳米—氧化铈比表面积大，品粒小；该法不需要高温处理，操作简单易行、重复性好，可通过控制反应条件，调节纳米二氧化铈的晶粒大小。为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案以硝酸亚铈为铈源，以多羟基有机物为燃烧剂，按多羟基有机物与硝酸亚铈的摩尔比为0.5:l至3:i配置溶液，向上述溶液中滴加氨水，调节溶液pH值在310之间，在室温搅拌下，将上述溶液或溶胶置于15(TC以上蒸发溶剂后自催化燃烧12小时，获得纳米二氧化铈。本发明获得纳米二氧化铈，分散均匀，粒径在470nm之间可控调节。本发明所述的多羟基有机物燃烧剂为山梨醇、甘露醇、葡萄糖、蔗糖或甘油的一种，最优是山梨醇。本发明所述多羟基有机物燃烧剂与硝酸亚铈的摩尔比为0.5:l至3:l，最优为3:l至2:L本发明所述的溶液pH值在310之间，最优pH值为3.3。本发明与现有制备工艺相比具有以下优点1、本发明采用原料价格低廉，制备成本低，操作过程简单，不需要大型仪器设备、投资省。设备要求低；产率高，经济合理，容易实现工业化生产，不产生污染环境的氮氧化物，对环境较为友好。2、本发明不需要高温处理，通过蒸发溶剂后自催化燃烧即可得到疏松多孔的纳米二氧化铈。3、通过控制原料配比、溶液pH值，可制备不同粒径的二氧化铈，平均粒径在370nm之间，易于操作，产率100%。为了进一步理解本发明，下面以实施例作祥细说明，并绘出了附图描述本发明得到二氧化铈微粒的表征，其中图1为山梨醇与六水硝酸亚铈的摩尔比为2、pH值为10时，产物二氧化铈的X射线多晶衍射图(XRD)。图2为甘露醇与六水硝酸亚铈的摩尔比为2、pH值为3.3时，产物二氧化铈的透射电镜图(TEM)。具体实施例方式实施例1将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入1.8217g山梨醇。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，山梨醇与硝酸亚铈的摩尔比为0.5。溶解后滴加氨水使pH值保持为IO并继续搅拌I小时，将上述液体转移到蒸发皿中15CTC以上自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例2将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入3.6434g山梨醇。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，山梨醇与硝酸亚铈的摩尔比为1。溶解后滴加氨水使pH值保持为IO并继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发皿中150'C以上自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例3将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入7.2868g山梨醇。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，山梨醇与硝酸亚铈的摩尔比为2。溶解后滴加氨水使pH值保持为10，继续搅拌l小时，将上述液体转移到蒸发皿中15(TC以上干燥自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例4将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入10.9302g山梨醇。硝酸亚铈的浓度为0.4moi/L，山梨醇与硝酸亚铈的摩尔比为3。溶解后滴加氨水使pH值保持为IO并继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发皿中15(TC以上自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例5将13.0275g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入16.3953g山梨醇。硝酸亚铈的浓度为0.6mol/L，山梨醇与硝酸亚铈的摩尔比为3。溶解后pH值约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发皿中150。C以上干燥自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例6将2.1713g六水合硝酸亚钸倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入0.4554g甘露醇。硝酸亚铈的浓度为0.1mol/L，甘露醇与硝酸亚铈的摩尔比为0.5。溶解后pH约为3.3，继续搅拌l小时，将上述液体转移到蒸发皿中15(TC以上自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例7将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入7.2868g甘露醇。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，甘露醇与硝酸亚铈的摩尔比为2。溶解后pH约为3.3，，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发皿中15(TC以上自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例8将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入10.9302g甘露醇。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，甘露醇与硝酸亚铈的摩尔比为3。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发皿中15(TC以上干燥自催化燃烧12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例9将8.6850g六水合硝酸亚钸倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温卜加入7.9268g葡萄糖。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，葡萄糖与硝酸亚铈的摩尔比为2。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发表面皿中15(TC以上12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例10将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入11.8902g葡萄糖。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，葡萄糖与硝酸亚铈的摩尔比为3。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发表面皿中150'C以上12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例11将13.0275g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入2.9726g葡萄糖。硝酸亚铈的浓度为0.6mol/L，葡萄糖与硝酸亚铈的摩尔比为0.5。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转移到蒸发表面皿中15(TC以上12小时，制得一氧化铈(晶粒大小见表l)。实施例12将S.6S50g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入13.692g蔗糖。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，蔗糖与硝酸亚铈的摩尔比为2。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转到蒸发表面皿屮15(TC以上12小时，制得二氧化铈(品粒大小见表1)。实施例13将2.1713g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入0.8558g蔗糖。硝酸亚铈的浓度为0.1mol/L，蔗糖与硝酸亚铈的摩尔比为0.5。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转到蒸发表面皿中15(TC以上12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表1)。实施例14将8.6850g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入3.6836g甘油。硝酸亚铈的浓度为0.4mol/L，蔗糖与硝酸亚铈的摩尔比为2。溶解后pH约为3.3，继续搅拌l小时，将上述液体转到蒸发表面皿中150'C以上12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表1)。实施例15将13.0275g六水合硝酸亚铈倒入100ml的烧杯中，加水配成50mL溶液，搅拌，然后在室温下加入8.2881g甘油。硝酸亚铈的浓度为0.6mol/L，蔗糖与硝酸亚铈的摩尔比为3。溶解后pH约为3.3，继续搅拌1小时，将上述液体转到蒸发表面皿中15(TC以上12小时，制得二氧化铈(晶粒大小见表l)。表l实施例中晶粒尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注表1晶粒尺寸由x射线多晶衍射测量得到。权利要求1、一种用自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，以硝酸亚铈为铈源，以多羟基有机物为燃烧剂，按多羟基有机物与硝酸亚铈的摩尔比为0.5∶1至3∶1配置溶液，向上述溶液中滴加氨水，调节溶液pH值在3～10之间，在室温搅拌下形成络合物溶胶，将上述络合物溶胶置于鼓风干燥箱中，150度以上蒸发溶剂后自催化燃烧12小时，获得纳米二氧化铈。2、根据权利要求1所述的自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，其特征是所述的纳米二氧化铈分散均匀，粒径可在470nm之间可控调节。3、根据权利要求l所述的自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，其特征是所述的多羟基有机物为山梨醇、甘露醇、葡萄糖、蔗糖、甘油中的一种。4、根据权利要求3所述的自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，其特征是所述的多羟基有机物为山梨醇。5、根据权利要求l所述的自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，其特征是所述的氨水调节最佳pH值为3.3。全文摘要一种用自催化燃烧法制备纳米二氧化铈的方法，以硝酸亚铈为铈源，以多羟基有机物为燃烧剂，按多羟基有机物与硝酸亚铈的摩尔比为0.5∶1至3∶1配置溶液，滴加氨水调节溶液pH值在3～10之间，将上述络合物溶胶置于鼓风干燥箱中，150度以上蒸发溶剂后自催化燃烧12小时，获得纳米二氧化铈。本发明获得纳米二氧化铈，粒径在4～70nm之间可控调节，制备成本低，操作过程简单，投资省。文档编号C01F17/00GK101182027SQ20071015659公开日2008年5月21日申请日期2007年11月9日优先权日2007年11月9日发明者吴红苗,辉楼,莫流业,郑小明申请人:浙江大学