CN108927135A - 二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法 - Google Patents
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-
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-
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Abstract
本发明公开了一种二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其包括如下步骤：1)：取钛盐前驱体和铈盐前驱体加入溶剂，配制成浓度为0.01～0.1mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，在120～240℃下反应2～24h；2)：由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤2～5次，于60～100℃烘干，将产物置于管式炉中，以1～5℃/min的速率升温至400～800℃，煅烧2～5h，随炉冷却后即得到二氧化铈二氧化钛复合介孔球。其制备的材料具有活性组分分散均匀、比表面积大、热稳定性好，同时制备方法具有环境友好、工艺简洁，适于大规模工业生产等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合介孔球的制备方法，属于新材料制备技术领域，该材料可用于复合涂层以及功能性表面材料中。
背景技术
纳米材料的性能与其纳米材料的尺寸有很重要的联系，往往小尺寸的纳米材料具有较好的物理和化学性质，因此，制备小尺寸的纳米材料已成为近年来纳米领域的研究热点。其中，氧化铈纳米颗粒因其具有较大的比表面积和较高的氧流动性，在汽车尾气控制、催化剂载体、涂层材料及电极材料等领域都有广泛的应用。
氧化铈是淡黄或黄褐色助粉末。密度7.13g/cm3。熔点2397℃。不溶于水和碱，微溶于酸。在2000℃温度和15MPa压力下，可用氢还原氧化铈得到三氧化二铈，温度游离在2000℃间，压力游离在5MPa压力时，氧化铈呈微黄略带红色，还有粉红色，其性能是做抛光材料、催化剂、催化剂载体(助剂)、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。
目前，制备氧化铈复合纳米颗粒的方法有很多，包括反应沉积法、溶胶-凝胶法、微乳液法等，但是大部分制备方法仍存在过程复杂、环境污染严重、制备过程中物料浪费严重、形貌不均一、尺寸不统一等缺点，因此，寻找一种低成本、绿色环保的方法制备形貌均一、分散性好的氧化铈纳米颗粒，仍是一项挑战性工作。
发明内容
本发明是针对现有二氧化铈或二氧化钛纳米材料制备方法的上述不足，提出了一种二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，该方法具有环境友好、活性组分分散均匀、比表面积大、热稳定性好，同时制备工艺简洁，适于大规模工业生产等特点。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：
一种二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)：取钛盐前驱体和铈盐前驱体加入溶剂，配制成浓度为0.01～0.1mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，在120～240℃下反应2～24h；
2)：由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤2～5次，于60～100℃烘干，将产物置于管式炉中，以1～5℃/min的速率升温至400～800℃，煅烧2～5h，随炉冷却后即得到二氧化铈二氧化钛复合介孔球。
所述的钛盐前驱体为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种。
所述的铈盐前驱体为硝酸铈、硫酸铈、乙酸铈和氯化铈中的一种。
所述的溶剂为丙酮、水、乙醇和乙二醇中的一种。
有益效果：本发明提供的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，通过独特的钛盐前驱体、铈盐前驱体和溶剂，以及其用量比例，使制得的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的形貌尺寸均匀、大小合适、形状一致性好。本发明方法具有环境友好、活性组分分散均匀、比表面积大、热稳定性好，同时制备工艺简洁，适于大规模工业生产等特点。
附图说明
图1为本发明实施例制得的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但本发明可实施的情况并不仅限于实施例的范围。
实施例1：
一种二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其包括如下步骤：
1)：取钛盐前驱体和铈盐前驱体加入溶剂，配制成浓度为0.01～0.1mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，在120～240℃下反应2～24h；
2)：由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤2～5次，于60～100℃烘干，将产物置于管式炉中，以1～5℃/min的速率升温至400～800℃，煅烧2～5h，随炉冷却后即得到二氧化铈二氧化钛复合介孔球。
所述的钛盐前驱体为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种。
所述的铈盐前驱体为硝酸铈、硫酸铈、乙酸铈和氯化铈中的一种。
所述的溶剂为丙酮、水、乙醇和乙二醇中的一种。
不同种类的钛盐前驱体、铈盐前驱体和溶剂，以及用量比例均会对二氧化铈二氧化钛复合介孔球的形貌尺寸有较大影响，导致形状的变化及大小的改变。
上述制备过程中，水热反应温度和时间也会对二氧化铈二氧化钛复合介孔球形貌尺寸有较大影响，导致形状的变化及大小的改变。
上述煅烧升温速率为1～5℃/min，煅烧温度为400～800℃，若升温速率和煅烧温度超出此范围，则会引起材料的烧结，介孔结构的破坏，造成材料比表面积的急剧下降，不利于材料的催化性能。
实施例2：
取钛酸四异丙酯和硝酸铈加入溶剂丙酮，配制成浓度为0.05mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，填充率控制在60％，在200℃下反应12h，由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤3次，于60℃烘干，将产物置于管式炉中，以2℃/min的速率升温至400℃，煅烧2h，随炉冷却后即得到二氧化铈/二氧化钛复合介孔球。
实施例3：
本实施例提供的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，与实施例1基本相同，其不同之处在于：
取钛酸四异丙酯和乙酸铈加入溶剂丙酮，配制成浓度为0.01mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，填充率控制在70％，在160℃下反应12h，由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤3次，于60℃烘干，将产物置于管式炉中，以2℃/min的速率升温至500℃，煅烧2h，随炉冷却后即得到二氧化铈/二氧化钛复合介孔球。
实施例4：
本实施例提供的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，与实施例1基本相同，其不同之处在于：
取钛酸四丁酯和硝酸铈加入溶剂乙醇，配制成浓度为0.1mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，填充率控制在70％，在200℃下反应12h，由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤3次，于60℃烘干，将产物置于管式炉中，以2℃/min的速率升温至400℃，煅烧4h，随炉冷却后即得到二氧化铈/二氧化钛复合介孔球。
在其他实施例中，所述的不同种类的钛盐前驱体、铈盐前驱体和溶剂，具体种类及其用量，可以在前述的范围内选择，均可以达到本发明的技术效果。
观察附图1本发明实施例所制得的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的扫描电子显微镜照片可知，其形貌尺寸均匀、大小合适、形状一致性好，活性组分分散均匀、比表面积大、热稳定性好。本发明方法还同时具有环境友好、制备工艺简洁，适于大规模工业生产等特点。
上述实施方式仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，采用与本发明上述实施例相同或近似的步骤及结构，而得到的其他的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)：取钛盐前驱体和铈盐前驱体加入溶剂，配制成浓度为0.01～0.1mol/L的溶液，室温下超声搅拌30min，随后将溶液转移到水热釜中，在120～240℃下反应2～24h；
2)：由过滤收集产物，用去离子水和溶剂洗涤2～5次，于60～100℃烘干，将产物置于管式炉中，以1～5℃/min的速率升温至400～800℃，煅烧2～5h，随炉冷却后即得到二氧化铈二氧化钛复合介孔球。
2.根据权利要求书1所述的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其特征在于，所述的钛盐前驱体为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种。
3.根据权利要求书1所述的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其特征在于，所述的铈盐前驱体为硝酸铈、硫酸铈、乙酸铈和氯化铈中的一种。
4.根据权利要求书1所述的二氧化铈/二氧化钛复合介孔球的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为丙酮、水、乙醇和乙二醇中的一种。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181204 |
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