CN105000586A - 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法 - Google Patents

高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105000586A
CN105000586A CN201510483352.1A CN201510483352A CN105000586A CN 105000586 A CN105000586 A CN 105000586A CN 201510483352 A CN201510483352 A CN 201510483352A CN 105000586 A CN105000586 A CN 105000586A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cerium oxide
synthesizing
metal
step method
doped cerium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510483352.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105000586B (zh
Inventor
梁锦平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd filed Critical Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority to CN201510483352.1A priority Critical patent/CN105000586B/zh
Publication of CN105000586A publication Critical patent/CN105000586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105000586B publication Critical patent/CN105000586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，将硝酸铈、用于掺杂的金属的硝酸盐和适量的尿素溶解在无水乙醇中，形成均相溶液后转入高压反应釜，缓慢升温至乙醇超临界状态，恒温0.5-4h，接着让高压反应釜排气降温，获得掺杂氧化铈的纳米粉体。本发明的合成方法工艺简单，从溶液到目标掺杂氧化物只需一步即可实现，省去了传统共沉淀合成中的沉淀、陈化、过滤、洗涤、分散、干燥和高温焙烧等一系列繁琐步骤，操作方便，重复性好；合成过程所需的试剂、仪器设备及辅助设施少，极大地减少了资源和能源消耗；合成过程无废水产生，节能环保；所制备的粉体无明显硬团聚、分散性好、流动性极佳，晶粒均匀，且晶粒小于10nm。

Description

高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法
技术领域
本发明的实施方式涉及稀土氧化物的合成方法，更具体地，本发明的实施方式涉及一种高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法。
背景技术
稀土材料在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等诸多领域具有广泛的应用，其重要的工业价值越来越受到世界高度关注。作为稀土元素之一的铈，因其氧化物在燃料电池电解质、汽车尾气三效催化剂、抛光材料等方面具有卓越性能，更是研究热点。随着科技的进步，对于掺杂氧化铈的合成，在传统的固相反应合成基础上，发展出了很多更为节能、简易的制备方法，例如：燃烧法、溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法等。这些方法的发明扩大了对掺杂氧化铈的研究，深入了对掺杂氧化铈的认识，也拓宽了掺杂氧化铈的应用。然而，这些制备方法仍有其各自的不足，往往工艺较为繁琐，或者难以收集。另一方面，对于掺杂氧化铈弱团聚且高度分散的物性要求，这些方法更是难以满足。基于此，有必要发明一种可获得弱团聚态且高度分散的掺杂氧化铈的简易技术，以解决相关难题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，以期望可以解决高分散弱团聚掺杂氧化铈制备工艺繁琐，产物难以收集，成本高等的问题。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，将硝酸铈、用于掺杂的金属的硝酸盐和适量的尿素溶解在无水乙醇中，形成均相溶液后转入高压反应釜，缓慢升温至乙醇超临界状态，恒温0.5-4h，接着让高压反应釜排气降温，获得掺杂氧化铈的纳米粉体。
进一步的技术方案是：所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，无水乙醇中的金属离子的总浓度＜1mol/L,所述尿素与无水乙醇中所有金属离子的摩尔比为3:1-6。
所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，硝酸铈和用于掺杂的金属的硝酸盐的摩尔比根据产物对铈和其它掺杂金属的需要进行调节即可，无需限定比例。
进一步的技术方案是：所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，硝酸铈、用于掺杂的金属的硝酸盐和尿素在加热搅拌的条件下溶解到无水乙醇中，加热温度＜80℃。
进一步的技术方案是：所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，乙醇超临界状态的条件是：温度97-300℃，压力4.3-12MPa。
进一步的技术方案是：所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，用于掺杂的金属的硝酸盐中的金属是稀土元素、碱金属、碱土金属或其他能与氧化铈形成固溶体的元素。
进一步的技术方案是：所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法中，掺杂是单一元素的掺杂或者多元素的共掺杂。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：1、工艺简单，从溶液到目标掺杂氧化物只需一步即可实现，省去了传统共沉淀合成中的沉淀、陈化、过滤、洗涤、分散、干燥和高温焙烧等一系列繁琐步骤，操作方便，重复性好；2、合成过程所需的试剂、仪器设备及辅助设施少，极大地减少了资源和能源消耗；3、合成过程无废水产生，节能环保；4、所制备的粉体无明显硬团聚、分散性好、流动性极佳，晶粒均匀，且晶粒小于10nm。
附图说明
图1是实施例1合成的钆掺杂氧化铈的扫描电镜图。
图2是实施例1合成的钆掺杂氧化铈的X射线衍射图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种获得高分散弱团聚20％钆掺杂氧化铈(Ce0.8Gd0.2O1.9)的一步合成方法，具体合成过程如下：
准确称量0.016mol硝酸铈、0.004mol硝酸钆和0.06mol尿素，溶解于200mL无水乙醇中(溶解过程在50℃连续搅拌条件下进行)，形成均相溶液；将溶液转入高压反应釜，调整好釜内的液面高度后密封，缓慢升温至260℃，恒温2h(此时釜内压力约为10MPa)；排出高压反应釜内的气体，降温，取出釜内的粉末样品。
对制备的Ce0.8Gd0.2O1.9粉体分别进行扫描电镜和X射线衍射表征，结果见图1和图2。
从图1可以看出，合成的Ce0.8Gd0.2O1.9粉体具有很好的分散状态，呈絮状，没有明显硬团聚，一次晶粒小于10nm，二次晶粒约为20-30nm。从图2可以看出，合成的Ce0.8Gd0.2O1.9粉体具有与CeO2一致的典型萤石型结构，谱图中未发现Gd2O3的晶相，说明该粉体晶化程度较好，已经形成固溶体，无需再经高温焙烧。
实施例2
一种获得高分散弱团聚5％锂掺杂氧化铈(Ce0.95Li0.05O2-δ)的一步合成方法，具体合成过程如下：
准确称量0.019mol硝酸铈、0.001mol硝酸锂和0.06mol尿素，溶解于200mL无水乙醇中(微热搅拌)，形成均相溶液；将溶液转入高压釜，调整好釜内的液面高度后密封，缓慢升温至260℃，恒温1h(此时釜内压力约为9MPa)；排出高压釜内的气体，降温，取出釜内的样品，即为Ce0.95Li0.05O2-δ粉体，此粉体流动性很好，为超细高分散弱团聚纳米粉体。
实施例3
一种获得高分散弱团聚10％钙掺杂氧化铈(Ce0.9Ca0.1O2-δ)的一步合成方法，具体合成过程如下：
准确称量0.036mol硝酸铈、0.004mol硝酸钙和0.15mol尿素，溶解于200mL无水乙醇中(50℃搅拌)，形成均相溶液；将溶液转入高压釜，调整好釜内的液面高度后密封，缓慢升温至240℃，恒温1.5h(此时釜内压力约为8.5MPa)；排出高压釜内的气体，降温，取出釜内的样品，即为超细高分散弱团聚纳米Ce0.9Ca0.1O2-δ粉体。
实施例4
一种获得高分散弱团聚15％钐和5％钙共掺杂氧化铈(Ce0.8Sm0.15Ca0.05O2-δ)的一步合成方法，具体合成过程如下：
准确称量0.016mol硝酸铈、0.003mol硝酸钐、0.001mol硝酸钙和0.06mol尿素，溶解于200mL无水乙醇中(伴随50℃搅拌)，形成均相溶液；将溶液转入高压釜，调整好釜内的液面高度后密封，缓慢升温至260℃，恒温2h(此时釜内压力约为10MPa)；排出高压釜内的气体，降温，取出釜内的样品，即为超细高分散弱团聚纳米Ce0.8Sm0.15Ca0.05O2-δ粉体。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于将硝酸铈、用于掺杂的金属的硝酸盐和适量的尿素溶解在无水乙醇中，形成均相溶液后转入高压反应釜，缓慢升温至乙醇超临界状态，恒温0.5-4h，接着让高压反应釜排气降温，获得掺杂氧化铈的纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于所述无水乙醇中的金属离子的总浓度＜1mol/L,所述尿素与无水乙醇中所有金属离子的摩尔比为3:1-6。
3.根据权利要求1所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于所述硝酸铈、用于掺杂的金属的硝酸盐和尿素在加热搅拌的条件下溶解到无水乙醇中，加热温度＜80℃。
4.根据权利要求1所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于所述乙醇超临界状态的条件是：温度97-300℃，压力4.3-12MPa。
5.根据权利要求1所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于所述用于掺杂的金属的硝酸盐中的金属是稀土元素、碱金属、碱土金属或其他能与氧化铈形成固溶体的元素。
6.根据权利要求5所述的高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法，其特征在于所述掺杂是单一元素的掺杂或者多元素的共掺杂。
CN201510483352.1A 2015-08-03 2015-08-03 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法 Active CN105000586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510483352.1A CN105000586B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510483352.1A CN105000586B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105000586A true CN105000586A (zh) 2015-10-28
CN105000586B CN105000586B (zh) 2017-02-15

Family

ID=54373507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510483352.1A Active CN105000586B (zh) 2015-08-03 2015-08-03 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105000586B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105565360A (zh) * 2016-02-29 2016-05-11 哈尔滨理工大学 用水热法合成并控制二氧化铈微纳米结构形貌的方法
CN106745166A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 郑州轻工业学院 一种量子点氧化铈/改性氧化铈纳米材料的合成方法
CN114797438A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 杭州树派环保科技有限公司 一种甲醛清除剂、制备方法及其应用
WO2023125884A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种合成氧化铈的方法及一种化学机械抛光液

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243769A (zh) * 1998-08-03 2000-02-09 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种CeO2－TiO2复合氧化物载体及其制备方法
CN1850326A (zh) * 2006-05-18 2006-10-25 浙江大学 一种耐高温Ce－Zr复合氧化铝材料的制备方法
CN104628025A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 渤海大学 硅表面垂直组装CeO2纳米棒薄膜的溶剂热制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1243769A (zh) * 1998-08-03 2000-02-09 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种CeO2－TiO2复合氧化物载体及其制备方法
CN1850326A (zh) * 2006-05-18 2006-10-25 浙江大学 一种耐高温Ce－Zr复合氧化铝材料的制备方法
CN104628025A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 渤海大学 硅表面垂直组装CeO2纳米棒薄膜的溶剂热制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105565360A (zh) * 2016-02-29 2016-05-11 哈尔滨理工大学 用水热法合成并控制二氧化铈微纳米结构形貌的方法
CN106745166A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 郑州轻工业学院 一种量子点氧化铈/改性氧化铈纳米材料的合成方法
WO2023125884A1 (zh) * 2021-12-30 2023-07-06 安集微电子科技（上海）股份有限公司 一种合成氧化铈的方法及一种化学机械抛光液
CN114797438A (zh) * 2022-04-26 2022-07-29 杭州树派环保科技有限公司 一种甲醛清除剂、制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105000586B (zh) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101792164B (zh) 一种真空冷冻干燥制备纳米氧化铝的方法
Boschini et al. Preparation of nanosized barium zirconate powder by thermal decomposition of urea in an aqueous solution containing barium and zirconium, and by calcination of the precipitate
Wang et al. Synthesis of monodispersed La2Ce2O7 nanocrystals via hydrothermal method: A study of crystal growth and sintering behavior
CN103922425B (zh) 一种多孔四氧化三钴纳米带的制备方法
CN100488915C (zh) 钼酸镧(La2Mo2O9)基中温离子导体材料及其制备方法
CN105000586B (zh) 高分散弱团聚掺杂氧化铈的一步合成方法
Aytimur et al. Magnesia stabilized zirconia doped with boron, ceria and gadolinia
Su et al. Preparation and characterization of Y3Al5O12 (YAG) nano-powder by co-precipitation method
CN101804968A (zh) 一种纳米级氧化物粉体的直接合成法
Singh et al. Dielectric properties of zinc doped nanocrystalline calcium copper titanate synthesized by different approach
CN101186328A (zh) 单晶类钙钛矿型氧化物La2CuO4纳微米棒的制备方法
CN103553140A (zh) 一种铁酸镧纳米盘的制备方法
CN109071260A (zh) 铈基和锆基混合氧化物
CN103449503A (zh) 一种纳米锌铝尖晶石的制备方法
Hongmin et al. Preparation of scandia stabilized zirconia powder using microwave-hydrothermal method
Hou et al. Enhanced catalytic properties of La-doped CeO2 nanopowders synthesized by hydrolyzing and oxidizing Ce46La5C49 alloys
CN107673390B (zh) 一种玲珑球状纳米氧化钇的制备方法
CN101767997B (zh) 一种NiTiO3纳米粉体的溶胶-凝胶制备方法
Abu-Zied et al. Effect of thermal treatment on the formation, textural and electrical conductivity properties of nanocrystalline Tb4O7
Zagaynov et al. Investigation of structure and morphology of Cu-Mn-Zr-Ce-O solid solutions
Lopes et al. Chemical synthesis and characterization of Nb–ZrO2
CN105540673B (zh) 一种锰酸锶纳米线和微米线及其制备方法
Devaraju et al. Solvothermal synthesis and characterization of ceria–zirconia mixed oxides for catalytic applications
Mouzon et al. Alternative method to precipitation techniques for synthesizing yttrium oxide nanopowder
Zeng et al. Coupling effect of chromia doping and vacuum on the phase transition of alumina prepared by co-precipitation process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant