二氧化鈰的制備

1、1.4二氧化鈰的制備CeO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(yīng)法，微波法等.水熱法樣品制備：實(shí)驗(yàn)分別采用Ce(OH),Ce(CH,COOH為前驅(qū)體，主要以水熱合成反應(yīng)時(shí)間以及pH環(huán)境為主要控制因素，進(jìn)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(xiàn)，把Ce(NO)-6HO和HO以一定的摩爾比混合，使ce,氧化為Ce4+，后加入過(guò)量氨水，經(jīng)完全反應(yīng)后得到黃色ce(OH)為沉淀，用此前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)得到納米二氧化鈰；以Ce(CH,COOH)為前驅(qū)體的合成路線(xiàn)，直接配制Ce4+濃度為05mol/L的Ce(CHCOOH)

2、溶液，以此作為前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)合成二氧化鈰。得到產(chǎn)物分別進(jìn)行離心、干燥處理，得到最終產(chǎn)物。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有提高產(chǎn)物的性能，而產(chǎn)物經(jīng)高溫處理后，結(jié)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(tuán)聚。付佳摘譯自JMaterProcessTec微波法樣品制備：稱(chēng)取1.04gNaOH溶于30mL去離子水中配成NaOH溶液。另取2.02gCe(S0)2-4H2O溶解于40mL去離子水中，向其中加入10mL0.6%(質(zhì)量分?jǐn)?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CeO2HO。將上述反應(yīng)液3等分裝入3個(gè)微波消解罐中，在微波的作用下

3、使沉淀脫水并晶化，形成納米顆粒CeOo之后將其抽濾，分別用聚乙二醇、乙醇和去離子水進(jìn)行洗滌，直到洗液無(wú)so一為止。將洗凈的沉淀置于微波爐里進(jìn)一步晶化，再在120oC的溫度下干燥2h，研磨，便可得到樣品。Ce(SO4)2.4H2O+4NaoH墼CeO2+2Na2SO4+6H2結(jié)論：1)采用微波技術(shù)制備納米CeO顆粒，用聚乙二醇作分散劑和保護(hù)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(diǎn)。所制備的納米CeO顆粒的粒徑為24,9nm,在紫外區(qū)具有良好的吸光性能，特別對(duì)中長(zhǎng)波紫外線(xiàn)有很強(qiáng)的吸光性，可見(jiàn)光區(qū)具有較好的透明性，可用于防曬化裝品中，具有很好的應(yīng)用前景。2)優(yōu)化工藝條件為：NaOH

4、fCe(SO)-4H0物質(zhì)的量比為4.8：1;聚乙二醇的反應(yīng)用量為8mL,洗滌用量為7mL;無(wú)水乙醇的洗滌用量為10mL;微波恒壓時(shí)間為6min;微波壓力為0.14MPa；微波功率為232w;超聲波分散時(shí)間為10min;微波干燥時(shí)間為10min5胡震室溫固相合成法樣品制備：在室溫下，稱(chēng)取摩爾比為1：3的Ce(NO3)3"6H2O(A.R)和NaOH(A.R),置于瑪瑙研缽中，一經(jīng)研磨，立即有淡黃色產(chǎn)物和結(jié)晶水析出。反應(yīng)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1015min后，體系的顏色由局部淡黃色變成全部淡棕色，且比較干燥，無(wú)液態(tài)水存在。將反應(yīng)后的混合物用去離子水

5、充分洗滌3次，將產(chǎn)物在烘箱中于100C干燥1h，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。2) 結(jié)論：1)采用室溫固相反應(yīng)法制備了不同粒徑的Ce(納米晶，均屬于立方晶系，空間群為0FM3MTEM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(shí)問(wèn)的影響較小。相對(duì)密度分析表明，隨CeO晶粒度的增火，粉末的密度略有增加。蓋廣清，董相廷2,王進(jìn)賢2,李天樂(lè)，徐淑芝。反相單微乳法樣品制備：先將0P10/正丁醇/環(huán)己烷按照一定配比攪拌混合，保持溫度為25

6、c,將一定量0.5moWL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34/min,可觀(guān)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(dāng)體系pH=10時(shí)滴加完畢，繼續(xù)攪拌3h。陳化12h，用丙酮破乳，抽濾。沉淀經(jīng)水洗至中性后，用無(wú)水乙醇洗滌3次，然后在80C真空干燥6h、400C焙燒2h得樣品。結(jié)論：利用反相微乳液法，通過(guò)單微乳型，制備出了分散性好的納米CeO球形粒子，粒徑約為4nm。體系環(huán)己烷用量、含水量以及反應(yīng)溫度對(duì)納米CeO顆粒的合成影響顯著。環(huán)己烷用量主要影響產(chǎn)物的分散性，而含水量和反應(yīng)溫度主要影響產(chǎn)物的形貌和粒徑大小。通過(guò)對(duì)環(huán)己

7、烷用量、含水量以及反應(yīng)溫度等因素進(jìn)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(duì)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(jī)保護(hù)膜，抑制顆粒團(tuán)聚的同時(shí)也增強(qiáng)了顆粒在有機(jī)溶液里的分散性。uVVIS光譜分析表明，樣品在200400nm的紫外區(qū)有著良好的紫外吸收性能，表明納米級(jí)CeO是性能優(yōu)良的紫外吸收材料。范方強(qiáng)，余林，孫明，刁貴強(qiáng)，繆飛溶膠一凝膠法我們采用溶膠一凝膠法制備納米CeO，因?yàn)槿苣z一凝膠法與其它方法相比有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如操作溫度低、過(guò)程易控制、納米顆粒高度均勻、制備過(guò)程中引入的雜質(zhì)少等納米CeO樣品制備：樣品的制備按照1:1.2的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取一

8、定量的硝酸鈰(A.R)和檸檬酸(A.R),用蒸餾水溶解檸檬酸得淡黃色溶液，調(diào)節(jié)溶液為pH3，然后把硝酸鈰加入此溶液中，待其完全溶解，置于70C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80C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300C、400C、500oC、600C和700C下焙燒3h，制得不同CeO樣品粉末.結(jié)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(duì)可見(jiàn)光的吸收能力減弱，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(qiáng)沉淀法制備介

9、孔二氧化鈰樣品制備：在62.5mL0.2mol/LCe(SO4)24H20溶液中，按照化學(xué)計(jì)量比逐滴加入相應(yīng)量二乙烯三胺，強(qiáng)烈攪拌使之分散均勻，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入水浴鍋，加熱至8OcI=后，逐滴加入8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水，繼續(xù)恒溫?cái)嚢枰欢螘r(shí)間，取出自然冷卻，靜置陳化12h，抽濾，用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，空氣中自然干燥，得到黃色介孔CeO粉末結(jié)論：采用化學(xué)沉淀法，以硫酸高鈰和二乙烯三胺為原料，通過(guò)控制反應(yīng)條件，在硫酸高鈰與二乙烯三胺的摩爾比為1:2,反應(yīng)溫度為80C，陳化時(shí)間為12h的條件下，制得了比表面積為157m/g的介孔CeO，實(shí)驗(yàn)表明：該合成方法原料易得，操作簡(jiǎn)單，且所得CeO的

10、孔徑分布較為狹窄，主要集中在35nm,最可幾分布為3.7Ilm.化學(xué)工沉淀法樣品制備：將Ce(NO3)36H20溶解在去離子水中，配成0.2mol/L的Ce(NO3)3溶液250mL在上述溶液中滴加10mLH202,然后再加入一定量的聚乙二醇(PES2000)，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(dòng)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?jǐn)嚢?，在蒸餾燒瓶中進(jìn)行蒸餾，當(dāng)達(dá)到水一正丁醇的共沸點(diǎn)(約為89%)時(shí)，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40

11、0C600C、800%焙燒處理3h,得到淡黃色CeO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(jié)論：1用反向化學(xué)共沉淀法并利用有機(jī)物共沸蒸餾制備ceo2粉體，經(jīng)過(guò)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(xué)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(tuán)聚現(xiàn)象，這表明采用正丁醇脫水以改善制備過(guò)程中可能引起的硬團(tuán)聚效果不是太顯著，還有待于進(jìn)一步的研究10韋薇，楊冬霞

12、2,楊申明，李路，袁葵燃燒法樣品制備：將Ce（NQ）o6H0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(wú)色液體，繼續(xù)攪拌30min.隨后，將上述混合液升溫至110C，待液體變得粘稠后（取出少部分液體于110C干燥12h用作TG-DTA測(cè)試的前驅(qū)體）,將有細(xì)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250C的烘箱中，觀(guān)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6h后可以得到黃色蓬松的固體粉末，其主要成分即為CeO結(jié)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

13、的排放，是一種環(huán)境友好的合成方法具有多羥基的有機(jī)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(zhǎng)碳鏈和更多的羥基，可以有效阻止晶粒間的團(tuán)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(xué)敏，汪麗娜。，莫流業(yè)，樓輝，鄭小明二氧化鈰的應(yīng)用納米粒子具有獨(dú)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(dú)特的，電子構(gòu)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(jià)而用途極廣的材料，將其納米化后，有著優(yōu)越的儲(chǔ)放氧功能和高溫快速氧空位擴(kuò)散能力，因這一性質(zhì)，CeO被廣泛應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)中，成為極具應(yīng)用前景的汽

14、車(chē)尾氣凈化催化材料1、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(xué)反應(yīng)促進(jìn)材料、化學(xué)機(jī)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(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?高新技術(shù)的發(fā)展對(duì)CeO的要求越來(lái)越高，因此納米CeO的合成與制備已成為世界各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)之一12李澤彬，殷春浩，趙強(qiáng)二氧化鈰是一種價(jià)廉而用途廣泛的稀土材料，在玻璃、陶瓷、熒光粉、催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用.二氧化鈰具有良好的儲(chǔ)存與釋放氧性能及較強(qiáng)Ce"/Ce氧化還原性能，已用于汽車(chē)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(yīng)J、甲烷與二氧化碳重

15、整等許多反應(yīng)中，二氧化鈰也用作催化劑的載體或助劑13于強(qiáng)強(qiáng)，劉玉良，何濤，索掌懷，由于二氧化鈰（CeO）獨(dú)特的儲(chǔ)放氧功能及高溫快速氧空位擴(kuò)散能力，被廣泛應(yīng)用于電子陶瓷、玻璃拋光、發(fā)光材料、汽車(chē)尾氣處理、催化等領(lǐng)域，在現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?4譚寧會(huì)，劉應(yīng)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(tái)就能制成“單一”微乳液。當(dāng)表面活性劑的量較少時(shí)，將形成微乳和對(duì)應(yīng)水相或油相。對(duì)應(yīng)共軛相的存在和確定主要由組成這個(gè)混合體系的油和水的量決定。若水油比較大則對(duì)應(yīng)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(gè)水包油微乳和油相。若混合體系中，水和油的量近似相

16、等，其重要百分比a在3070%之闖（aWI（w-4-0）時(shí)、情況比較復(fù)雜通常認(rèn)為微乳相是海棉狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)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(dāng)表面活性劑的量很大時(shí)（1530重量百分比），用任意比例的油和水混臺(tái)都可以形成微乳。因此表面活性劑量和其性質(zhì)對(duì)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(huà)性劑的性質(zhì)影響。離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑所作的相圖基本類(lèi)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(shí)。溫度的升高和降低都會(huì)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

17、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(gè)共軛油相，在高溫下，非離子表面活性I在油中的溶解度較大，對(duì)應(yīng)形成一個(gè)共軛水相因?yàn)樵诟邷叵?，表面活性劑中親水基團(tuán)與水之間的氫鍵被打開(kāi)，疏水性增加，使表面活性劑在油中的溶解性增大。對(duì)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(duì)于給定的非離子表面活性荊隨著油相中有機(jī)物分子鏈的增長(zhǎng)，在高溫區(qū)易形成微乳液。離子型表面活性劑和長(zhǎng)鏈有機(jī)物形成徽乳時(shí)，需要較低的溫度。S+A由于納米材料粒徑小，表面原子百分?jǐn)?shù)多，比表面積小，吸附能力強(qiáng)以及表面反應(yīng)活性同等一系列特點(diǎn)，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

18、效應(yīng)納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當(dāng)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(yīng)。例如當(dāng)粒子的直徑為10nm時(shí)，微粒包含4000個(gè)原子，其中表面原子占了大概40%;而當(dāng)粒子的直徑為1nm時(shí)，微粒包含有30個(gè)原子，其中表面原子占了大概99%。這就是因?yàn)殡S著粒子的直徑減少，表面原子數(shù)量增多。再例如，當(dāng)粒子直徑分別為10nm和5nm時(shí)，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(huì)引發(fā)一些極為奇特的現(xiàn)象，如無(wú)機(jī)納米粒子會(huì)吸附氣體，一些金屬納米粒子在空中甚至?xí)紵鹊取?/p>

19、（2）小尺寸效應(yīng)當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)，傳導(dǎo)電子的德布羅意波長(zhǎng)及超導(dǎo)態(tài)的透射深度或相干長(zhǎng)度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，它的周期性邊界將會(huì)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(huì)減小，從而導(dǎo)致使其聲、光、電、磁，熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出新的小尺寸效應(yīng)。例如，當(dāng)銅粒子達(dá)到納米尺寸時(shí)就變得不能導(dǎo)電；絕緣的二氧化硅粒子在20nm時(shí)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。根據(jù)這些特性，可以將太陽(yáng)能高效率地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎蜔崮埽送庥钟锌赡軕?yīng)用于電磁波屏蔽、隱形飛機(jī)等等。(3) 量子尺寸效應(yīng)當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)態(tài)分裂成分

20、立能級(jí)。這些能級(jí)變寬的現(xiàn)象均稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。當(dāng)能級(jí)間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、聲、光、電、熱、超導(dǎo)電性能變化。例如：有種金屬納米粒子吸收光線(xiàn)能力非常強(qiáng)，在1.1365kg只要放入千分之一這種粒子，水就會(huì)變得完全不透明。(4) 宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)我們把微觀(guān)粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)之為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也是具有隧道效應(yīng)的，它們可以穿過(guò)宏觀(guān)系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為納米粒子的宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)。配制微乳液該微乳液以硝酸亞鈰溶液為水相，正辛烷為油相，0P為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑。(1) 稱(chēng)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0P的混合液中，制得均勻透明的溶液。2.2.2制備二氧化鈰常溫下，以0P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(chēng)取3gOp3g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(yīng)釜中，放入110C高溫烘烤箱中24小時(shí)。常溫下，以0P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。