二氧化鈰的制備

1、1.4二氧化鈰的制備CeO2的合成方法有很多，如固相合成法、惰性氣體冷凝法、燃燒法、微乳法，水熱法、溶膠一凝膠法和沉淀法；噴霧反應法，微波法等水熱法樣品制備：實驗分別采用Ce(OH)，Ce(CH，COOH)為前驅(qū)體，主要以水熱合成反應時間以及pH環(huán)境為主要控制因素，進行二氧化鈰納米顆粒的水熱合成： 以Ce(0H)為前驅(qū)體的合成路線，把Ce(NO)6H O和H O 以一定的摩爾比混合，使ce， 氧化為Ce4+，后加入過量氨水，經(jīng)完全反應后得到黃色ce(OH) 為沉淀，用此前驅(qū)體進行水熱反應得到納米二氧化鈰； 以Ce(CH，COOH) 為前驅(qū)體的合成路線，直接配制Ce4+濃度為05 molL的Ce

2、(CH，COOH)溶液，以此作為前驅(qū)體進行水熱反應合成二氧化鈰。得到產(chǎn)物分別進行離心、干燥處理，得到最終產(chǎn)物。結論：實驗發(fā)現(xiàn)，延長反應時間并沒有提高產(chǎn)物的性能，而產(chǎn)物經(jīng)高溫處理后，結晶度明顯提高，晶粒尺寸也明顯增大，但不足之處是熱處理后明顯加劇了晶粒的團聚。4付佳摘譯自J Mater Process Tec微波法樣品制備：稱取104 g NaOH溶于30 mL去離子水中配成NaOH溶液。另取202 g Ce(S0 )24H2O溶解于40 mL去離子水中，向其中加入10 mL 06(質(zhì)量分數(shù))的聚乙二醇。在磁力攪拌器作用下逐滴滴人NaOH溶液，析出二氧化鈰水合物CeO 2H O。將上述反應液3等

3、分裝入3個微波消解罐中，在微波的作用下使沉淀脫水并晶化，形成納米顆粒CeO 。之后將其抽濾，分別用聚乙二醇、乙醇和去離子水進行洗滌，直到洗液無so 一為止。將洗凈的沉淀置于微波爐里進一步晶化，再在120 oC的溫度下干燥2 h，研磨，便可得到樣品。Ce(SO4)24H2O+4NaoH墼CeO2+2Na2SO4+6H2結論：1)采用微波技術制備納米CeO 顆粒，用聚乙二醇作分散劑和保護劑，是一種新型的制備方法，具有易于操作，環(huán)保，粒徑小等特點。所制備的納米CeO 顆粒的粒徑為24，9 nm，在紫外區(qū)具有良好的吸光性能，特別對中長波紫外線有很強的吸光性，可見光區(qū)具有較好的透明性，可用于防曬化裝品中

4、，具有很好的應用前景。2)優(yōu)化工藝條件為：NaOH與Ce(SO ) 4H 0物質(zhì)的量比為48：1；聚乙二醇的反應用量為8 mL，洗滌用量為7 mL；無水乙醇的洗滌用量為10 mL；微波恒壓時間為6 min；微波壓力為014 MPa；微波功率為232 w；超聲波分散時間為10 min；微波干燥時間為10 min5胡震室溫固相合成法樣品制備：在室溫下，稱取摩爾比為1：3的Ce(NO3)36H2O(AR)和NaOH (AR)，置于瑪瑙研缽中，一經(jīng)研磨，立即有淡黃色產(chǎn)物和結晶水析出。反應體系很潮濕，淡黃色產(chǎn)物的表面在空氣中迅速變成淡棕色，充分研磨1015 min后，體系的顏色由局部淡黃色變成全部淡棕色

5、，且比較干燥，無液態(tài)水存在。將反應后的混合物用去離子水充分洗滌3次，將產(chǎn)物在烘箱中于100干燥1 h，即得淡黃色的CeO2納米晶(原始粉末)，將此CeO2納米晶在不同溫度焙燒，可以獲得粒徑更大的CeO2納米晶。結論：1)采用室溫固相反應法制備了不同粒徑的CeO納米晶，均屬于立方晶系，空間群為0 FM3M。2)TEM分析表明，所合成的CeO 納米品呈球形，隨焙燒溫度的升高，粒徑增大。3)熱分析表明，原始CeO2納米晶的熱失重主要受溫度的影響，而焙燒時問的影響較小。4)相對密度分析表明，隨CeO2晶粒度的增火，粉末的密度略有增加。6蓋廣清 ，董相廷2，王進賢2，李天樂 ，徐淑芝。反相單微乳法樣品制

6、備：先將OP一10正丁醇環(huán)己烷按照一定配比攪拌混合，保持溫度為25 c，將一定量05 moWL的Ce(NO ) 溶液緩慢滴加到微乳液中，混合均勻，溶液成透明狀。然后邊攪拌邊滴加氨水，滴加速度為34min，可觀察到微乳液由微土黃色緩慢變成淡紫色，最后成為亮黃色。當體系pH=10時滴加完畢，繼續(xù)攪拌3 h。陳化12 h，用丙酮破乳，抽濾。沉淀經(jīng)水洗至中性后，用無水乙醇洗滌3次，然后在80真空干燥6 h、400焙燒2 h得樣品。結論：利用反相微乳液法，通過單微乳型，制備出了分散性好的納米CeO：球形粒子，粒徑約為4 nm。體系環(huán)己烷用量、含水量以及反應溫度對納米CeO：顆粒的合成影響顯著。環(huán)己烷用量

7、主要影響產(chǎn)物的分散性，而含水量和反應溫度主要影響產(chǎn)物的形貌和粒徑大小。通過對環(huán)己烷用量、含水量以及反應溫度等因素進行調(diào)控，可合成分散性好、形貌可控且大小均一的納米CeO，。A一1120對納米微粒表面的偶聯(lián)修飾作用，使得CeO，的表面形成了一層有機保護膜，抑制顆粒團聚的同時也增強了顆粒在有機溶液里的分散性。uVVIS光譜分析表明，樣品在200400 nm的紫外區(qū)有著良好的紫外吸收性能，表明納米級CeO，是性能優(yōu)良的紫外吸收材料。7范方強，余林，孫明，刁貴強，繆飛溶膠一凝膠法我們采用溶膠一凝膠法制備納米CeO ，因為溶膠一凝膠法與其它方法相比有無法比擬的優(yōu)點，如操作溫度低、過程易控制、納米顆粒高度

8、均勻、制備過程中引入的雜質(zhì)少等納米CeO。樣品制備：樣品的制備按照1：12的化學計量比稱取一定量的硝酸鈰(AR)和檸檬酸(AR)，用蒸餾水溶解檸檬酸得淡黃色溶液，調(diào)節(jié)溶液為pH 3，然后把硝酸鈰加入此溶液中，待其完全溶解，置于70 溫度的水浴槽中，攪拌蒸發(fā)，形成溶膠，恒溫脫水成半干燥凝膠，再置于烘箱中80 溫度下烘干，研磨，最后取等量的粉末分別放人馬福爐中在溫度為300 、400 、500 oC、600 和700下焙燒3 h，制得不同CeO 樣品粉末結論：利用溶膠-凝膠法制備了二氧化鈰微粉，在不同焙燒溫度下制得顆粒大小不同的微粉。焙燒溫度升高顆粒大小隨之變大，而顆粒大小增大，粒子對可見光的吸收

9、能力減弱，其折射，散射光增多的緣故，使得樣品顏色逐漸變淺。8李澤彬，殷春浩，趙 強沉淀法制備介孔二氧化鈰樣品制備：在625 mL02 molL Ce(SO4)24H20溶液中，按照化學計量比逐滴加入相應量二乙烯三胺，強烈攪拌使之分散均勻，隨后將燒杯轉入水浴鍋，加熱至8O cI=后，逐滴加入8 mL質(zhì)量分數(shù)為25的氨水，繼續(xù)恒溫攪拌一段時間，取出自然冷卻，靜置陳化l2 h，抽濾，用去離子水和無水乙醇反復洗滌，空氣中自然干燥，得到黃色介孔CeO 粉末結論：采用化學沉淀法，以硫酸高鈰和二乙烯三胺為原料，通過控制反應條件，在硫酸高鈰與二乙烯三胺的摩爾比為1：2，反應溫度為80 ，陳化時間為l2h的條件

10、下，制得了比表面積為157 m g的介孔CeO：，實驗表明：該合成方法原料易得，操作簡單，且所得CeO：的孔徑分布較為狹窄，主要集中在35 nm，最可幾分布為37 Ilm9化學工沉淀法樣品制備：將Ce(NO3)36H20溶解在去離子水中，配成02molL的Ce(NO3)3溶液250mL。在上述溶液中滴加10mL H202，然后再加入一定量的聚乙二醇(PEG一2000)，將上面所得的溶液滴加到10的氨水中(反向法)，邊滴加邊攪拌，直至形成穩(wěn)定均勻的溶液后用電動攪拌12h，置于冰箱內(nèi)陳化12h。沉淀用去離子水多次洗滌，干燥后，再加入10倍于溶膠的正丁醇，充分攪拌，在蒸餾燒瓶中進行蒸餾，當達到水一正

11、丁醇的共沸點(約為89)時，膠體中殘留水分將以共沸物的形式帶出，直至蒸干得到疏松的前驅(qū)體，前驅(qū)體分別在400C、600 、800焙燒處理3h，得到淡黃色CeOa粉末。為比較，用正向法(將沉淀劑10的氨水加入金屬鹽溶液中)同樣制備出CeO2粉末。結論：1用反向化學共沉淀法并利用有機物共沸蒸餾制備ceo2粉體，經(jīng)過400C焙燒可得到粒徑為20nm的Ce02立方晶型粉體。隨焙燒溫度的升高，ce02粉體比表面積下降。2由反向化學沉淀法制得的Ce02粉體，在400C焙燒后比由正向法制得Ce02粉體在同樣溫度焙燒后具有更高的比表面積、總孔體積和平均孔徑。其粒徑在20rim左右，且分散性好。但仍有團聚現(xiàn)象，

12、這表明采用正丁醇脫水以改善制備過程中可能引起的硬團聚效果不是太顯著，還有待于進一步的研究10韋 薇 ，楊冬霞2，楊申明 ，李 路 ，袁 葵燃燒法樣品制備：將Ce(NO。)。6H O溶解于蒸餾水中，加入一定量的甘油或甘露醇(燃燒劑與硝酸亞鈰的摩爾比為2)，混合均勻后得到透明的無色液體，繼續(xù)攪拌30 min隨后，將上述混合液升溫至110 ，待液體變得粘稠后(取出少部分液體于110干燥12 h用作TGDTA測試的前驅(qū)體)，將有細微網(wǎng)眼的網(wǎng)蓋子蓋在裝液體的容器以收集燃燒后產(chǎn)生的粉體將上述容器快速置于250 的烘箱中，觀察到溶劑蒸發(fā)后，黑色粘稠的凝膠發(fā)生自蔓延燃燒，產(chǎn)生大量非氮氧化物的氣體，保溫6 h后

13、可以得到黃色蓬松的固體粉末，其主要成分即為CeO。結論：使用燃燒法制備納米CeO 不僅易于產(chǎn)業(yè)化而且可以消除氮氧化物有毒氣體的排放，是一種環(huán)境友好的合成方法具有多羥基的有機化合物都可以作為制備納米CeO 粉體材料的燃燒劑由于甘露醇比甘油具有更長碳鏈和更多的羥基，可以有效阻止晶粒間的團聚，以甘露醇為燃燒劑可以制備出粒徑較小、比表面積較大的納米ceO 11吳紅苗 ，劉 靜 ，楊學敏 ，汪麗娜。，莫流業(yè) ，樓 輝 ，鄭小明二氧化鈰的應用納米粒子具有獨特的光、聲、電、磁、熱等特性，尤其是納米稀土材料的稀土元素具有獨特的，電子構型，使得納米稀土材料在高科技材料中呈現(xiàn)極具優(yōu)越的特性CeO 是一種廉價而用途

14、極廣的材料，將其納米化后，有著優(yōu)越的儲放氧功能和高溫快速氧空位擴散能力，因這一性質(zhì)，CeO 被廣泛應用于氧化還原反應中，成為極具應用前景的汽車尾氣凈化催化材料_l1、高溫氧敏材料2、pH 傳感材料3、燃料電池(尤其是固體氧化物燃料電池(soFc)的電極材料 、電化學反應促進材料 、化學機械拋光研磨材料 、金屬抗氧化及腐蝕的涂層材料和添加劑 等，在現(xiàn)代高科技領域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Ω咝录夹g的發(fā)展對CeO。的要求越來越高，因此納米CeO 的合成與制備已成為世界各國科學家研究的熱點之一12李澤彬，殷春浩，趙 強二氧化鈰是一種價廉而用途廣泛的稀土材料，在玻璃、陶瓷、熒光粉、催化等領域具有廣泛的應用二氧化

15、鈰具有良好的儲存與釋放氧性能及較強CeCe 氧化還原性能，已用于汽車尾氣凈化催化劑的添加劑 在一氧化碳低溫氧化 、水氣變換反應 J、甲烷與二氧化碳重整等許多反應中，二氧化鈰也用作催化劑的載體或助劑13于強強，劉玉良，何 濤，索掌懷，由于二氧化鈰(CeO )獨特的儲放氧功能及高溫快速氧空位擴散能力，被廣泛應用于電子陶瓷、玻璃拋光、發(fā)光材料、汽車尾氣處理、催化等領域，在現(xiàn)代高新技術領域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?4 譚寧會， 劉應亮， 徐 麗由此我們可以看出：并非將任意量的水、油、表面活性劑和助表面活性劑混臺就能制成 “單一”微乳液。當表面活性劑的量較少時，將形成微乳和對應水相或油相。對應共軛相的存在和確

16、定主要由組成這個混合體系的油和水的量決定。若水油比較大則對應相為水相微乳液是油包水型。反之，若水油比較小則形成一個水包油微乳和油相。若混合體系中，水和油的量近似相等，其重要百分比a在3O一70之闖 (aWl(w-4-0)時、情況比較復雜 通常認為微乳相是海棉狀或?qū)訝罱Y構，對應相的存在和確定受許多因素的影響。主要受油的極性、表面活性劑的性質(zhì)，溫度、甚至容器表面性質(zhì)的影響。 當表面活性劑的量很大時 (1530 重量百分比)，用任意比例的油和水混臺都可以形成微乳。因此表面活性劑量和其性質(zhì)對于徽乳液是否形成起著主要作用?？梢詮牡葴厝窍鄨D上看出，相區(qū)域的變化受表面話性劑的性質(zhì)影響。離子型表面活性劑和非

17、離子型表面活性劑所作的相圖基本類似 溫度也是微乳液形成的重要因素，特別是在表面活性劑濃度不高時。溫度的升高和降低都會使微乳相減少即 “破微乳”現(xiàn)象發(fā)生。油水比為1左右的系統(tǒng) 在低溫下，非離子表面活性劑在水中比在油中的溶解度較大，因此形成一個共軛油相，在高溫下，非離子表面活性 l在油中的溶解度較大，對應形成一個共軛水相 因為在高溫下，表面活性劑中親水基團與水之間的氫鍵被打開，疏水性增加，使表面活性劑在油中的溶解性增大。對于離子型表面活性劑正好相反，溫度升高離子型表面活性劑在水中的溶解度增加。 對于給定的非離子表面活性荊隨著油相中有機物分子鏈的增長 ，在高溫區(qū)易形成微乳液。離子型表面活性劑和長鏈有

18、機物形成徽乳時，需要較低的溫度。由于納米材料粒徑小，表面原子百分數(shù)多，比表面積小，吸附能力強以及表面反應活性同等一系列特點，決定了納米材料與其他塊狀材料所不同的一些特性：（1）表面效應 納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當大的比例。隨著粒徑的減小，表面原子數(shù)迅速增加。納米晶體粒表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨著粒徑變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的一系列變化，即表面效應。例如當粒子的直徑為10nm時，微粒包含4000個原子，其中表面原子占了大概40%；而當粒子的直徑為1nm時，微粒包含有30個原子，其中表面原子占了大概99%。這就是因為隨著粒子的直徑減少，表面原子數(shù)量增多。再例如，當粒子直徑

19、分別為10nm和5nm時，它們的比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會引發(fā)一些極為奇特的現(xiàn)象，如無機納米粒子會吸附氣體，一些金屬納米粒子在空中甚至會燃燒等等。 （2）小尺寸效應 當超細微粒的尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態(tài)的透射深度或相干長度等物理特征尺寸相當或更小時，它的周期性邊界將會被破壞，而非晶態(tài)納米粒子的顆粒表面層附近的原子密度也會減小，從而導致使其聲、光、電、磁，熱力學等性能呈現(xiàn)出新的小尺寸效應。例如，當銅粒子達到納米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化硅粒子在20nm時卻能夠?qū)щ?；高分子材料與納米材料混合所制成的刀具的硬度比金鋼石制品的硬度還要大

20、。根據(jù)這些特性，可以將太陽能高效率地轉變?yōu)殡娔芎蜔崮?，此外又有可能應用于電磁波屏蔽、隱形飛機等等。 （3）量子尺寸效應 當粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由準連續(xù)態(tài)分裂成分立能級。這些能級變寬的現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應。當能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態(tài)的凝聚能時，會出現(xiàn)納米材料的量子效應，從而使其磁、聲、光、電、熱、超導電性能變化。例如：有種金屬納米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365kg只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。 （4）宏觀量子隧道效應 我們把微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱之為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也是具有隧道效應的，它們可

21、以穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，這種現(xiàn)象被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應。配制微乳液(1) 該微乳液以硝酸亞鈰溶液為水相，正辛烷為油相，OP為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑。（2）稱取32.57g硝酸亞鈰固體置于250mL容量瓶中，配成濃度為0.3mol/L的溶液，按照一定的比例，從中取出一定量的硝酸亞鈰溶液滴加到正辛烷、正丁醇和OP的混合液中，制得均勻透明的溶液。 制備二氧化鈰(1)常溫下，以OP為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑，正辛烷為油相，硝酸亞鈰為水相。稱取3gOP，3g正丁醇，16g正辛烷放于燒杯中，取0.08g的尿素，3g的0.3mol/L的硝酸亞鈰于燒杯中，將硝酸亞鈰的混合溶液混合到油混合液中，用磁力攪拌器攪拌至澄清，將混合液置于反應釜中，放入110高溫烘烤箱中24小時。(2)常溫下，以OP為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑，正辛烷為油相，硝酸亞鈰為水相。稱取3gOP，3g正丁醇，16g正辛烷放于燒杯中，取0.08g的尿素，3g的0.3mol/L的