CN103787399A - 中空结构二氧化铈光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中空结构二氧化铈光催化剂的制备，包括：硝酸铈乙醇溶液的配制：将六水硝酸铈常温下溶于无水乙醇中，制得硝酸铈的乙醇溶液；碳球的制备：在磁力搅拌条件下，将6-10g葡萄糖完全溶解于40-50mL去离子水中，上述溶液加入到反应釜中，加热到160℃，保持6-12h，将黑褐色沉淀物离心分离，经清洗和干燥后制得碳球；中空结构二氧化铈的制备：将碳球分散于1）溶液中，再在室温下静置,之后清洗和干燥，最后将干燥物置于管式炉中煅烧，获得中空结构二氧化铈。本发明过程简单，利用模板法以及自组装技术结合起来，以碳球为模板，制备高效光催化剂。
Description
技术领域
本发明属于光电与光催化技术领域。涉及到一种中空结构二氧化铈（CeO2）的制备方法。
背景技术
近年来光催化剂的研究一直是一个快速发展的领域，而光催化剂降解有机物更是光催化研究领域中一个重要的分支。二氧化铈有着表现剧烈的氢效应-氧化物表面吸附着大量的氧，在一定温度下能与氢化合的现象，这种化合伴随着氧化物被烧热。氧化物的表面氧原子对于与分子氧的同位素交换是等价的，二氧化铈属于其全部的氧与分子氧的交换都是等价的、为数不多的氧化物。换言之，氧在二氧化铈，晶格中的扩散速率是很大的。正是由于二氧化铈的优秀的储氧能力和释放氧的能力，其有着良好的光催化能力。
稀土氧化铈CeO2具有2种价态（Ce4+和Ce3+），这种可变价态使得CeO2具有很好的电子转移特性，能充分分离光致电子和空穴，使催化剂在紫外或近红外的光吸收能力增强，促进催化反应的进行。
二氧化铈的禁带宽度大约为2.8eV，能吸收部分可见光，大部分的可见光还是无法利用，故光催化效率不高。而制备中空结构二氧化铈，可以显著提高比表面积，不仅使催化反应的反应点增多，同时中空结构更加有利于反应物在光催化材料表面吸附，此外，能使光激发产生的电子和空穴更容易到达光催化材料表面，从而提高量子转换效率。
发明内容
本发明提供一种中空结构二氧化铈光催化剂的制备方法。该方法过程简单，利用模板法以及自组装技术结合起来，以碳球为模板，用颗粒间的静电吸附作用作为驱动力，最后除去模板，制备高效光催化剂。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种中空结构二氧化铈光催化剂的制备，其技术方案主要包括以下步骤：
1）硝酸铈乙醇溶液的配制：0.4-0.6mg六水硝酸铈常温下溶于25mL的无水乙醇中，制得硝酸铈的乙醇溶液。
2）碳球的制备：在磁力搅拌条件下，将6-10g葡萄糖完全溶解于40-50mL去离子水中，上述溶液加入到反应釜中，加热到160℃，保持6-12h，将黑褐色沉淀物离心分离，用去离子水和乙醇冲洗三次，60℃空气中干燥12h，制得碳球。
3）中空结构二氧化铈的制备：将0.2-0.6mg碳球分散于1）溶液中，超声震荡30-60min,再在室温下静置24h,用乙醇离心洗涤3次，然后在60℃干燥24h，最后将干燥物置于管式炉中，在400-600℃温度下，煅烧1-3h,并随炉冷却，获得中空结构二氧化铈。
附图说明
下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步详细地描述。
图1为碳球表面形貌（SEM)图；
图2为中空结构二氧化铈表面形貌(SEM)图。
具体实施方案
下面结合附图和实施例，对本发明进行说明。0.5mg六水硝酸铈常温下溶于25mL的无水乙醇中，制得硝酸铈的乙醇溶液。同时，在磁力搅拌条件下，8g葡萄糖完全溶解于45mL去离子水中，上述溶液加入反应釜中，160℃，8h。黑褐色沉淀物离心分离，用去离子水和乙醇冲洗三次，60℃空气中干燥12h。将制备得到的碳球称取0.4mg,分散于硝酸铈的乙醇溶液中。超声震荡30-60min,再在室温下静置24h,用乙醇离心洗涤3次，然后在60℃干燥24h。最后将干燥物置于管式炉中，在500℃温度下，煅烧2h,并随炉冷却，获得中空结构二氧化铈。
图1为碳球表面形貌（SEM)图；图2为中空结构二氧化铈表面形貌(SEM)图。
测试结果：图1扫描电子显微镜照片证实Y碳球颗粒为球形结构，颗粒大小均匀，尺寸大约为50nm左右；图2扫描电子显微镜照片证实二氧化铈为中空结构,厚度致密。
Claims (1)
1.一种中空结构二氧化铈光催化剂的制备，包括以下步骤：
1）硝酸铈乙醇溶液的配制：0.4-0.6mg六水硝酸铈常温下溶于25mL的无水乙醇中，制得硝酸铈的乙醇溶液；
2）碳球的制备：在磁力搅拌条件下，将6-10g葡萄糖完全溶解于40-50mL去离子水中，上述溶液加入到反应釜中，加热到160℃，保持6-12h，将黑褐色沉淀物离心分离，用去离子水和乙醇冲洗三次，60℃空气中干燥12h，制得碳球；
3）中空结构二氧化铈的制备：将0.2-0.6mg碳球分散于1）溶液中，超声震荡30-60min,再在室温下静置24h,用乙醇离心洗涤3次，然后在60℃干燥24h，最后将干燥物置于管式炉中，在400-600℃温度下，煅烧1-3h,并随炉冷却，获得中空结构二氧化铈。
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