CN106006702B - 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法 - Google Patents

一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106006702B
CN106006702B CN201610336198.XA CN201610336198A CN106006702B CN 106006702 B CN106006702 B CN 106006702B CN 201610336198 A CN201610336198 A CN 201610336198A CN 106006702 B CN106006702 B CN 106006702B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
egg film
chain shape
ceo
bead chain
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610336198.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106006702A (zh
Inventor
杨萍
贺海燕
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.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
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 University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201610336198.XA priority Critical patent/CN106006702B/zh
Publication of CN106006702A publication Critical patent/CN106006702A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106006702B publication Critical patent/CN106006702B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法，其制备过程如下：首先用稀硝酸溶液处理新鲜蛋壳，将其表面的碳酸盐硬壳去除，剩余的蛋膜用去离子水反复冲洗，干燥后得到蛋膜模板备用；将铈源溶于无水乙醇溶液中，然后将蛋膜模板浸入其中，浸渍后将乙醇溶液取出，剩余的蛋膜经干燥后进行煅烧，使蛋膜和铈源完全分解，得到珠链状CeO2纳米材料。本发明具有简单的制备流程，良好的实验重复性，其所得的珠链状CeO2纳米材料尺寸均匀，分散性良好，可作为贵金属纳米颗粒的载体，也可通过复合其他材料改善其性能，使其在催化、传感等领域具有更加广阔的应用前景。

Description

一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法，属于半导体材料制备技术领域。
背景技术
氧化铈是一种特殊的稀土氧化物。随着汽车工业的迅速发展，除煤烟型污染外，机动车尾气已经成为城市空气的另一主要污染源。CeO2是汽车尾气净化装置中三效催化剂的关键成分，在其中起到氧缓冲的作用，所以在治理大气污染方面显示出巨大的应用价值。另外，CeO2材料廉价无毒，独特的Ce3+/Ce4+电子对、良好的热稳定性和化学稳定性使其在催化、光催化、传感、生物医学、固体氧化物燃料电池等领域也表现出一定的应用潜力。因此，近年来国内外学者对CeO2材料的研究一直比较广泛。
目前，已经采用各种制备方法合成了多样形貌的CeO2材料，由于暴露的晶面有差异，不同形貌的CeO2材料表现出不一的性能。钱君超等人公开了一种利用生物鸡蛋内膜制备结构氧化铈材料（高等学校化学学报，Vol31，2010年11月，No.11，2116-2121，该文献合成的氧化铈为长线交织的网络结构，且无散落颗粒，分散性较差。现有技术中，对于特殊形貌珠链状CeO2的报道较少。
发明内容
本发明提供了一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法，该方法操作简单，重复性良好，所得CeO2材料为珠链状，结晶性好。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供了一种珠链状CeO2纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗，干燥后备用；
（2）将铈源加入溶剂中，待其完全溶解得到铈源溶液；
（3）将干燥的蛋膜模板加入到铈源溶液里，搅拌浸渍后去除乙醇，将蛋膜干燥得产物；
（4）将上述产物进行煅烧，得到珠链状CeO2纳米材料。
进一步的，步骤（1）中，所述稀硝酸溶液的浓度为0.5~3 M。
本发明所使用的铈源为Ce(NO3)3∙6H2O，所述溶剂为无水乙醇或去离子水。
进一步的，所述铈源溶液浓度为0.0058~0.058 M。
进一步的，步骤（3）中，所述蛋膜模板与铈源的质量比为1:50~15:1。
进一步的，步骤（3）中，所述搅拌浸渍时间为6~48 h。
进一步的，步骤（3）中，所述干燥为在烘箱中进行，干燥温度为60 °C。
进一步的，步骤（4）中，所述煅烧，在空气气氛下，以升温速率5-10 °C/min升温至1100 °C，煅烧时间为2h。
本发明制备的珠链状CeO2纳米材料的珠链由CeO2颗粒组成，所述颗粒直径为160-320nm。
本发明中，利用模板法制备了珠链状CeO2纳米材料，采用蛋膜作模板，通过浸渍-煅烧过程得到最终样品。这种制备方法简单高效，克服了其它某些制备方法中原料或设备的高成本，且具有良好的重复性，最终得到的产品形貌单一、尺寸均匀、分散性和结晶性良好。本发明通过控制各反应原料的加入量，协同干燥煅烧等参数，能够有效的控制合成产物的形貌，制备的珠链状CeO2纳米材料分散性及结晶性好。制备的产物具有大的比表面积，在CO催化氧化、光催化降解有机物和传感等领域具有一定的应用潜力。
本发明的有益效果为：
1、本发明以蛋膜为模板，原料廉价易得，通过浸渍-煅烧过程制备CeO2纳米珠链，实验工艺简单，成本低。
2、本发明制备的CeO2纳米材料为珠链状，形貌特殊，且尺寸均匀，具有良好的分散性和结晶性，可用于催化、传感等领域。所得珠链状CeO2纳米材料可作为贵金属纳米颗粒的载体，也可通过与其他材料进行复合实现进一步改性，应用领域更加广泛。
附图说明
图1为本发明实施例1中合成的珠链状CeO2材料的X射线衍射 (XRD) 图谱。
图2为本发明实施例1中合成的珠链状CeO2材料的扫描电镜 (SEM) 照片。
图3为本发明实施例3中合成的珠链状CeO2材料的扫描电镜 (SEM) 照片。
图4为本发明实施例6中合成的珠链状CeO2材料的扫描电镜 (SEM) 照片。
图5为本发明实施例7中合成的珠链状CeO2材料的扫描电镜 (SEM) 照片。
图6为本发明对比例1中合成CeO2产品的扫描电镜 (SEM) 照片。
图7为本发明对比例2中合成CeO2产品的扫描电镜 (SEM) 照片。
具体实施方式
下面通过实施例进一步阐述本发明，需说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1
1.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为1 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
1.2 将0.5 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
1.3 将步骤1.1中干燥的1.5 g蛋膜模板加入步骤1.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍12h 后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
1.4 将步骤1.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以5 °C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
图1是制备的的珠链状CeO2纳米材料的X射线衍射图谱，从图中可以看出，所得珠链状CeO2为纯相立方面心结构氧化铈，结晶性良好。图2是纳米材料的扫描电镜照片，可以看出形貌为珠链状，表面缺陷少，珠链长度达几十微米，珠链由CeO2颗粒组成，直径尺寸为200~300 nm。
实施例2
2.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为3 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
2.2 将0.5 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
2.3 将步骤2.1中干燥的1.5 g蛋膜模板加入步骤2.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍12 h后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
2.4 将步骤2.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以8 °C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
该实施例制备得到的产品长度为几十微米，珠链由CeO2颗粒组成，直径尺寸为180~320 nm。
实施例3
3.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为0.5 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
3.2 将0.25 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
3.3 将步骤3.1中干燥的1.5 g蛋膜模板加入步骤3.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍12h 后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
3.4 将步骤3.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以5°C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
图3为制备的珠链状CeO2纳米材料的扫描电镜图片，从图3中可以看出，珠链长度达几十微米，直径为220~280 nm。
实施例4
4.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为1 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
4.2 将0.1 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
4.3 将步骤4.1中干燥的1.5 g蛋膜模板加入步骤4.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍12 h后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
4.4 将步骤4.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以10°C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
该实施例制备的珠链状CeO2纳米材料珠链长度达几十微米，直径为160~260 nm。
实施例5
5.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为1 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
5.2 将0.5 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
5.3 将步骤5.1中干燥的0.01 g蛋膜模板加入步骤5.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍6 h后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
5.4 将步骤5.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以5 °C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
实施例6
6.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为1 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
6.2 将0.5 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL无水乙醇中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
6.3 将步骤6.1中干燥的0.01 g蛋膜模板加入步骤6.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍48 h后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
6.4 将步骤6.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以5 °C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
图4为制备的珠链状CeO2纳米材料的扫描电镜图片，从图4中可以看出，珠链长度达几十微米，珠链由CeO2颗粒组成，直径为200~280 nm。
实施例7
7.1 将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入浓度为1 M的稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗至中性，60 °C干燥后，得蛋膜模板备用；
7.2 将0.5 g Ce(NO3)3∙6H2O加入到40 mL去离子水中，待其完全溶解得到Ce(NO3)3的乙醇溶液；
7.3 将步骤7.1中干燥的1.5 g蛋膜模板加入步骤7.2中Ce(NO3)3的乙醇溶液，搅拌浸渍12h 后将乙醇液体全部取出；将剩余的蛋膜在60 °C的烘箱中进行干燥；
7.4 将步骤7.3的产物在空气气氛下进行煅烧，以5 °C/min的速率升温到1100 °C，保温2 h，使Ce(NO3)3转化成CeO2，并将蛋膜成分去除，得到珠链状CeO2纳米材料。
图5为制备的珠链状CeO2纳米材料的扫描电镜图片，从图5中可以看出，形貌仍为珠链状，珠链长度达几十微米，直径为180~280 nm。
对比例1
制备方法同实施例1，不同的是：煅烧温度为1000 °C。最终得不到珠链状CeO2，产品的扫描电镜照片如图6所示，其形貌为介于珠链状与多孔片状之间的一种状态，组成颗粒的尺寸为100~200 nm。
对比例2
制备方法同实施例1，不同的是：煅烧时间为1 h。同样得不到珠链状CeO2样品，其扫描电镜照片如图7所示，形貌为卷曲的多孔片状，组成颗粒的尺寸为150~250 nm。

Claims (8)

1.一种珠链状CeO2纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将新鲜蛋壳用清水冲洗后浸入稀硝酸溶液中，待其表面的碳酸盐硬壳与内部蛋膜分离后将蛋膜取出反复用去离子水冲洗，干燥后备用；
（2）将铈源加入溶剂中，待其完全溶解得到铈源溶液；
（3）将干燥的蛋膜模板加入到铈源溶液里，搅拌浸渍后去除乙醇，将蛋膜干燥得产物；
（4）将上述产物进行煅烧，得到珠链状CeO2纳米材料；
所述煅烧，在空气气氛下，以升温速率5-10 °C/min升温至1100 °C，煅烧时间为2h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述稀硝酸溶液的浓度为0.5~3 M。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述铈源为Ce(NO3)3∙6H2O，所述溶剂为无水乙醇或去离子水。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述铈源溶液浓度为0.0058~0.058 M。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述蛋膜模板与铈源的质量比为1:50~15:1。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述搅拌浸渍时间为6~48 h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述干燥为在烘箱中进行，干燥温度为60 °C。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述珠链状CeO2纳米材料的珠链由CeO2颗粒组成，所述颗粒直径为160-320nm 。
CN201610336198.XA 2016-05-20 2016-05-20 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN106006702B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610336198.XA CN106006702B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610336198.XA CN106006702B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106006702A CN106006702A (zh) 2016-10-12
CN106006702B true CN106006702B (zh) 2017-07-25

Family

ID=57095513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610336198.XA Expired - Fee Related CN106006702B (zh) 2016-05-20 2016-05-20 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106006702B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112374524A (zh) * 2020-12-07 2021-02-19 西昌学院 一种基于干银耳的二氧化铈纳米粉体的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104176761B (zh) * 2014-08-01 2016-03-16 长春理工大学 一种二氧化铈多孔微球的制备方法
CN104692444B (zh) * 2015-02-09 2016-04-13 北京科技大学 一种制备二氧化铈纳米晶薄膜的方法
CN104877573B (zh) * 2015-06-08 2017-07-14 四川大学 一种球形纳米掺氟CeO2抛光粉的制备方法
CN105502468B (zh) * 2015-12-22 2017-06-16 天津大学 一种二氧化铈纳米棒及其制备方法和应用
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

Also Published As

Publication number Publication date
CN106006702A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Fabrication of novel all-solid-state Z-scheme heterojunctions of 3DOM-WO3/Pt coated by mono-or few-layered WS2 for efficient photocatalytic decomposition performance in Vis-NIR region
CN110918126B (zh) 一种花状二硫化钼结合UiO-66光催化剂的制备方法
Qin et al. Metal-organic framework as a template for synthesis of magnetic CoFe2O4 nanocomposites for phenol degradation
CN101134586B (zh) 一种纳米氧化铝空心球的制备方法
CN111333127B (zh) 一种分级多孔蜂窝状氧化镍微球及其制备方法
CN104307530B (zh) 一种氧化石墨烯基稀土复合物催化材料及其制备方法
Phadtare et al. Crystalline LaCoO3 perovskite as a novel catalyst for glycerol transesterification
Qian et al. China rose petal as biotemplate to produce two-dimensional ceria nanosheets
Safaralizadeh et al. Facile construction of C3N4-TE@ TiO2/UiO-66 with double Z-scheme structure as high performance photocatalyst for degradation of tetracycline
CN112007632B (zh) 一种花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法
CN103991903A (zh) 一种混相二氧化钛纳米片光催化剂的制备方法
CN107199038B (zh) 一种复合光催化剂及其制备方法
CN102294220A (zh) 分等级介孔γ-Al2O3纳米结构吸附剂的制备及应用
CN109433229A (zh) 一种CdS/CoO纳米异质结构的制备方法
CN113562775A (zh) 一种氧化锌/四氧化三钴空心立方体纳米材料的制备方法
CN108793228A (zh) 一种碳包覆的氧化铟空心棒的合成方法
CN112844444A (zh) 一种利用载体孔道自吸附原理制备二氧化铈催化材料的方法
CN105833887A (zh) 一种BiOCl/β-FeOOH复合纳米材料及其制备方法
Montoya-Zamora et al. BiOBr photocatalyst with high activity for NOx elimination
CN105664969A (zh) 一种二氧化钛-铂-四氧化三钴三元复合光催化材料及其制备方法
CN111054419A (zh) 一种用于CO2还原的半导体/g-C3N4光催化剂及其制备方法
CN106006702B (zh) 一种珠链状CeO2纳米材料及其制备方法
CN106944096A (zh) 一种高效立方相CdS纳米晶光催化材料的制备方法
Wang et al. Effects of surfactants on the morphology and properties of TiO2
CN110803710B (zh) 一种基于无表面活性剂微乳液制备氧化锌材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170725

Termination date: 20200520