一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法与流程

本发明属于稀土材料制备，具体涉及一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。

背景技术：

1、稀土元素由于具有4f电子特性，使其元素及其化合物具有许多特殊的物理化学性质。稀土磷酸铈是一种稀土化合物，因此，其具有导电、荧光、催化等性能，可用作到介孔材料、导电材料、发光材料、催化材料、湿敏传感器、隔热材料等；如果将其制成纳米尺度，则可用作吸附材料，安装于电极上，对小分子化合物起到氧化还原作用，通过电化学信号检测出小分子化合物的微小含量，其具有灵敏度高，测试稳定等特性。

2、稀土磷酸铈粒径越小，比表面积越大，氧化还原能力强，越有利于制作高灵敏度检测材料。cn 101704543 a公开了一种磷酸铈纳米线的制备方法，包括：配置ce3+盐溶液于po43-盐溶液的混合液，调节混合液ph值至0.8～1.5，搅拌混合液0.3～1.5h，于常压下将混合液在90～95℃水浴中陈华2h以上，即得六方形磷酸铈纳米线，其最优纳米尺寸为平均直径26nm，平均长度460nm。cn 101935026 a公开了一种水热合成磷酸铈纳米球的方法，包括：控制ce3+与多聚磷酸的摩尔比为1：1～10，将0.1～0.8mol/l的铈盐水溶液与0.1～0.6mol/l的多聚磷酸水溶液混合，加入0.1～5％(质量分数)的分散剂，在加热和强力搅拌条件下，使混合溶液变为澄清；置入反应釜内进行水热反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，洗涤、干燥、煅烧热处理，便得到直径几百纳米的磷酸铈微纳米球。文献《介孔磷酸铈催化剂的合成、表征及丙烷氧化脱氢探索》报道了利用表面活性剂f172为模板，通过水热法合成出比表面为152.5m2/g的纳米磷酸铈。以上方法仍然较为复杂，成本仍然较高，很难进行工业应用。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将改性玉米淀粉与去离子水混合，加热搅拌溶解，冷却至室温后过滤，获得改性玉米淀粉溶液；

5、(2)将磷酸盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得磷酸盐溶液；

6、(3)将可溶性铈盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得铈盐溶液；

7、(4)室温下，边搅拌，边将上述磷酸盐溶液缓慢滴加到上述改性玉米淀粉溶液中，滴加完毕后继续搅拌3-5h，并用磷酸溶液调剂ph至4-6；

8、(5)室温下，边搅拌，边将上述铈盐溶液于50-80min滴加到步骤(4)所得的物料中，滴加完毕后，继续搅拌反应5-8h；

9、(6)将步骤(5)所得的物料进行水热反应，该水热反应的条件为：115-125℃，3-5h；145-155℃，5-7h；195-205℃，7-9h；

10、(7)将步骤(6)所得的物料过滤后，用去离子水和无水乙醇洗涤，再进行干燥，获得产物粉体；

11、(8)将上述反应粉体进行烧结，获得所述高比表面积纳米磷酸铈材料。

12、在本发明的一个优选实施方案中，所述改性玉米淀粉为预糊化玉米淀粉或氧化玉米淀粉。本领域公知：预糊化玉米淀粉是一种原玉米淀粉深加工的变性玉米淀粉，通过挤压加热膨胀，然后进行粉碎，筛分加工而成；氧化玉米淀粉，是玉米淀粉在酸、碱、中性介质中与氧化剂作用，使玉米淀粉氧化而得到的一种变性玉米淀粉。

13、进一步优选的，所述改性玉米淀粉中，有效的改性玉米淀粉的含量≥99％，灰分≤0.3％，1-5％水溶液的ph值为5～8，蛋白质含量≤2％，直链淀粉含量≤10％，分子量为30000～60000。

14、在本发明的一个优选实施方案中，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少一种。

15、进一步优选的，所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的一种或两种。

16、在本发明的一个优选实施方案中，所述可溶性铈盐包括七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的至少一种。

17、进一步优选的，所述可溶性铈盐为七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的一种或两种。

18、在本发明的一个优选实施方案中，所述改性玉米淀粉、磷酸盐和可溶性铈盐的质量比为1.8-4.2:4.9-7.0:9.8-17.5。

19、在本发明的一个优选实施方案中，所述水热反应的条件为：120℃，4h；150℃，6h；200℃，8h。

20、在本发明的一个优选实施方案中，所述烧结的温度为500-700℃，时间为3-5h。

21、本发明的有益效果是：本发明中的改性玉米淀粉具有良好的水溶性，溶于水后溶液悬浮性和稳定性好，这种悬浮稳定性为纳米磷酸铈生成提供空间载体，通过改性玉米淀粉分子量链之间氢键作用形成网格结构，可控制磷酸铈颗粒尺度均一性；通过调控改性玉米淀粉浓度控制磷酸铈不同比表面积值；通过后期高温烧结、洗涤可除去改性玉米淀粉，最终获得高纯度磷酸铈纳米粒子，其纳米颗粒均匀、比表面积高等特性，可应用于电极材料、吸附材料、发光材料、高分子纳米填料等材料中。

22、2、本发明的工艺简单，条件可控，成本低。

技术特征：

1.一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性玉米淀粉为预糊化玉米淀粉或氧化玉米淀粉。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述改性玉米淀粉中，有效的改性玉米淀粉的含量≥99％，灰分≤0.3％，1-5％水溶液的ph值为5～8，蛋白质含量≤2％，直链淀粉含量≤10％，分子量为30000～60000。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少一种。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的一种或两种。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性铈盐包括七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的至少一种。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述可溶性铈盐为七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的一种或两种。

8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述改性玉米淀粉、磷酸盐和可溶性铈盐的质量比为1.8-4.2:4.9-7.0:9.8-17.5。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述水热反应的条件为：120℃，4h；150℃，6h；200℃，8h。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述烧结的温度为500-700℃，时间为3-5h。

技术总结
本发明公开了一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。本发明中的改性玉米淀粉具有良好的水溶性，溶于水后溶液悬浮性和稳定性好，这种悬浮稳定性为纳米磷酸铈生成提供空间载体，通过改性玉米淀粉分子量链之间氢键作用形成网格结构，可控制磷酸铈颗粒尺度均一性；通过调控改性玉米淀粉浓度控制磷酸铈不同比表面积值；通过后期高温烧结、洗涤可除去改性玉米淀粉，最终获得高纯度磷酸铈纳米粒子，其纳米颗粒均匀、比表面积高等特性，可应用于电极材料、吸附材料、发光材料、高分子纳米填料等材料中。

技术研发人员：王胜龙,宋立军,王辛坤,林凤龙,吴银财
受保护的技术使用者：厦门稀土材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15