CN102489304A - 一种球状铜铈复合氧化物的制备方法 - Google Patents

一种球状铜铈复合氧化物的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，涉及铜铈复合氧化物的制备方法。解决现有利用模板制备铜铈复合氧化物的方法存在模板去除困难，铜铈复合氧化物形状受模板形状限制的问题。将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的混合溶液置于反应釜中反应即可。本发明仅采用醋酸铜和硝酸铈两种盐的混合溶液，没有加入任何沉淀剂、模板或表面活性剂等，完全依赖于醋酸铜自身的水解作用，制备得到球状铜铈的复合氧化物。原料简单，操作简单，不需要模板或表面活性剂，节省资源，成本低，产品纯度高。

Description

一种球状铜铈复合氧化物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铜铈复合氧化物的制备方法。
背景技术
近年来，由于特殊形貌的结构材料具有新奇的性能，科学家们将相当大的精力都投入到了材料的形貌和结构的可控合成中，并努力构建从纳米尺度到介观尺度的新颖材料。
铜铈复合氧化物广泛应用于甲醇重整反应制氢，CO的优先氧化，CO低温氧化等体系中。催化剂形貌结构决定着他的性能，目前研究者制备氧化物的形貌合成方法，主要是借助于硬模板或者表面活性剂等软模板材料来实现，就是在模板的表面形成材料结构，然后通过酸碱溶解、高温分解等去除模板得到模板同型材料，尽管模板控制合成是具有特殊形貌材料的制备的有效方法，但一方面由于模板法存在模板制备程序繁琐，移除模板容易导致壳层不稳定等缺陷，使得制备工艺相对复杂，另一方面，制备的材料形貌很大程度上依赖于模板的选择，并且模板的去除效果也是影响产物纯度的重要原因。使得研究希望寻找一种简单的方法来制备具有特定形貌的材料，这样就省去模板的去除和表面活性剂的去除所带来的上述的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有利用模板制备铜铈复合氧化物的方法存在模板去除困难，铜铈复合氧化物形状受模板形状限制的问题，本发明提供了一种球状铜铈复合氧化物的制备方法。
本发明的球状铜铈复合氧化物的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.1～0.5mol·L-1的混合溶液，其中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.2～5∶1；二、将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于150℃～180℃条件下，恒温反应12～24h，冷却至室温，将水热反应釜中的反应后溶液取出并过滤，然后将沉淀物冲洗至冲洗液无泡沫，再将沉淀物用无水乙醇洗涤后干燥，得球状铜铈复合氧化物。
本发明的球状铜铈复合氧化物的制备方法仅采用Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O两种盐的混合溶液，没有加入任何沉淀剂、模板或表面活性剂等，完全依赖于醋酸铜自身的水解作用，制备得到球状铜铈的复合氧化物。
本发明制备方法的优点是：(1)原料简单；(2)操作简单；(3)不需要模板或表面活性剂，节省资源；(4)不需要沉淀剂；(5)成本低，产品纯度高。
附图说明
图1是试验1制备的球状铜铈复合氧化物的X-射线衍射谱图；图2是试验1制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜照片；图3是试验2制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜照片；图4是试验3制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜照片；图5是试验4制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜照片；图6是试验5制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式为球状铜铈复合氧化物的制备方法，其是通过以下步骤实现的：一、将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.1～0.5mol·L-1的混合溶液，其中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.2～5∶1；二、将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于150℃～180℃条件下，恒温反应12～24h，冷却至室温，将水热反应釜中的反应后溶液取出并过滤，然后将沉淀物冲洗至冲洗液无泡沫，再将沉淀物用无水乙醇洗涤后干燥，得球状铜铈复合氧化物。
本实施方式制备的球状铜铈复合氧化物可以表示为CuOx-CeO2复合氧化物，其中x取值为0.5～1，因为球状铜铈复合氧化物中Cu的价态存在一价和二价。
本实施方式的球状铜铈复合氧化物的制备方法仅采用Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O两种盐的混合溶液，没有加入加入任何沉淀剂、模板或表面活性剂等，完全依赖于醋酸铜自身的水解作用，制备得到球状铜铈的复合氧化物。
本发明制备方法的优点是：(1)原料简单；(2)操作简单；(3)不需要模板或表面活性剂，节省资源；(4)不需要沉淀剂；(5)成本低，产品纯度高。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.15～0.3mol·L-1的混合溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为O.18～0.25mol·L-1的混合溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.2mol·L-1的混合溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.5～4∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.8～2∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为1∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于155℃～170℃条件下，恒温反应15～20h。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于160℃条件下，恒温反应18h。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中将沉淀物用无水乙醇洗涤后在80℃～100℃下干燥18～24h。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
本实施方式中优选的是将沉淀物用无水乙醇洗涤后在90℃下干燥20h。
为了验证本发明的有益效果，进行如下试验：
试验1：球状铜铈复合氧化物的制备方法，其是通过以下步骤实现的：一、将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.2mol·L-1的混合溶液，其中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为1∶1；二、将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于160℃条件下，恒温反应18h，冷却至室温，将水热反应釜中的反应后溶液取出并过滤，然后将沉淀物冲洗至冲洗液无泡沫，再将沉淀物用无水乙醇洗涤后干燥，得球状铜铈复合氧化物。
试验1的步骤二中将沉淀物用无水乙醇洗涤后在90℃下干燥20h。
试验1制备的球状铜铈复合氧化物的X-射线衍射(XRD)谱图如图1所示，图1的XRD结果表明：在2θ＝28.42°，32.84°，47.38°，56.28°出现了强特征衍射峰，显示了CaF2型结构的CeO2晶体。在2θ＝35.26°，38.74°，66.3°出现的CuO特征衍射峰，在2θ＝36.48°，42.04°出现了较弱的Cu2O特征衍射峰，没有其他物质衍射峰，说明存在一价铜和二价铜两种形式，且无杂质，产品纯度高。
试验1制备的球状铜铈复合氧化物可以表示为CuOx-CeO2复合氧化物，其中x取值为0.5～1，因为球状铜铈复合氧化物中Cu的价态存在一价和二价。
试验1制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片如图2所示，SEM结果表明：球状CuOx-CeO2复合氧化物结构，是由纳米棒定向生成而成，具有很密集的浓度，形成直径约为3μm球状的结构。
试验2：与试验1不同的是，步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为02∶1。其它步骤及参数与试验1相同。
试验2制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片如图3所示，SEM结果表明：球状CuOx-CeO2复合氧化物结构，是由纳米棒定向生成而成，具有很密集的浓度，形成直径约为3μm球状的结构。
试验3：与试验1不同的是，步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为5∶1。其它步骤及参数与试验1相同。
试验3制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片如图4所示，SEM结果表明：球状CuOx-CeO2复合氧化物结构，是由纳米棒定向生成而成，具有很密集的浓度，形成直径约为3μm球状的结构。
试验4：与试验1不同的是，步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.1mol·L-1的混合溶液。其它步骤及参数与试验1相同。
试验4制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片如图5所示，SEM结果表明：球状CuOx-CeO2复合氧化物结构，是由纳米棒定向生成而成，具有很密集的浓度，形成直径约为3μm球状的结构。
试验5：与试验1不同的是，步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.5mol·L-1的混合溶液。其它步骤及参数与试验1相同。
试验5制备的球状铜铈复合氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片如图6所示，SEM结果表明：球状CuOx-CeO2复合氧化物结构，是由纳米棒定向生成而成，具有很密集的浓度，形成直径约为3μm球状的结构。

Claims (10)

1.一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于球状铜铈复合氧化物的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.1～0.5mo1·L-1的混合溶液，其中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.2～5∶1；二、将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于150℃～180℃条件下，恒温反应12～24h，冷却至室温，将水热反应釜中的反应后溶液取出并过滤，然后将沉淀物冲洗至冲洗液无泡沫，再将沉淀物用无水乙醇洗涤后干燥，得球状铜铈复合氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.15～0.3mol·L-1的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.18～0.25mol·L-1的混合溶液。
4.根据权利要求1所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中将Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O加入水中，搅拌溶解得浓度为0.2mol·L-1的混合溶液。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.5～4∶1。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为0.8～2∶1。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤一中Cu(CH3COO)2·H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩尔比为1∶1。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤二中将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于155℃～170℃条件下，恒温反应15～20h。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤二中将步骤一制备得到的混合溶液放入水热反应釜中，然后将水热反应釜置于160℃条件下，恒温反应18h。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的一种球状铜铈复合氧化物的制备方法，其特征在于步骤二中将沉淀物用无水乙醇洗涤后在80℃～100℃下干燥18～24h。
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