CN111498894A - 一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 - Google Patents
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111498894A CN111498894A CN202010351371.XA CN202010351371A CN111498894A CN 111498894 A CN111498894 A CN 111498894A CN 202010351371 A CN202010351371 A CN 202010351371A CN 111498894 A CN111498894 A CN 111498894A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cerium
- cerium dioxide
- catalytic activity
- high catalytic
- nano
- 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.)
- Pending
Links
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 86
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N decanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(O)=O GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ce+3] UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 42
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 12
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 15
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 101710151396 Chloramphenicol acetyltransferase 2 Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001077660 Molo Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
Images
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
- C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
- C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- C01F17/10—Preparation or treatment, e.g. separation or purification
-
- 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
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，属于纳米材料技术领域，包括以下步骤：制备氢氧化铈悬浮液；将正癸酸加至所述氢氧化铈悬浮液中，在150‑200℃进行预热，紧接着在350‑450℃反应成核并生长，之后快速低温冷却，制得反应液；将所述反应液进行离心，得到二氧化铈沉淀，并用环己烷对所述二氧化铈沉淀进行溶解收集，冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；将所述二氧化铈粉末在280‑320℃进行热处理，制得纳米二氧化铈；本发明方法无需掺杂异质金属离子，制得的二氧化铈形貌可控，尺寸均匀，氧储存能力高，催化活性显著提高。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法。
背景技术
二氧化铈(CeO2)，作为一种廉价且十分重要的稀土氧化物，具有高温下强氧化还原能力和阳离子传导性能，被广泛应用于催化剂、固态氧化物燃料电池电极材料、抛光研磨材料及生物材料等领域。特别是纳米CeO2具有优越的氧储存能力(OSC)与快速的氧空位扩散能力而被广泛应用于三效催化反应(Three-way Catalysts)装置中，成为极具应用前景的汽车尾气净化催化材料。随着我国CeO2的出口量增加，以及国内外市场逐年增长的经济需求，生产出高质量、高纯度、高性能的纳米CeO2产品势在必行。
现有的二氧化铈纳米晶体催化活性不高，主要在于所制备的二氧化铈纳米晶体大小尺寸不均匀，形貌不可控，导致具有高储氧能力的{100}暴露面较少，另外较小的比表面积以及活性组分分散度较低也导致了其催化性能较弱。目前国内外研究者主要采用异质金属离子掺杂的方法对CeO2进行改性，以增加催化剂中活性组分在载体上的分散度，提高其催化性能。而通过调控CeO2本身结构以调控材料的光催化性能的报道却很少见。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，无需掺杂异质金属离子，制得的纳米二氧化铈晶体尺寸均匀，形貌可控，氧储存能力高，从而提高了催化活性。
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备氢氧化铈悬浮液；
S2：将正癸酸加至所述氢氧化铈悬浮液中，在150-200℃进行预热，紧接着在350-450℃反应成核并生长，之后快速低温冷却，制得反应液；将所述反应液进行离心，得到二氧化铈沉淀，并用环己烷对所述二氧化铈沉淀进行溶解收集，冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；
S3：将所述二氧化铈粉末在280-320℃进行热处理，制得纳米二氧化铈。
优选地，S1中，所述氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈浓度为0.01-0.1mol/L。
优选地，S1中，所述氢氧化铈悬浮液的制备过程如下：
按照氢氧化钠和硝酸铈摩尔比为4-5:1的比例，将硝酸铈水溶液加至氢氧化钠水溶液中充分反应，制得所述氢氧化铈悬浮液。
优选地，S2中，所述正癸酸和所述氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈的摩尔比为6-30:1。
优选地，S2中，预热时间为15-30min，反应成核并生长的时间为10-30min。
优选地，S2中，冷却条件为在0-20℃下快速冷却至室温。
优选地，S2中，所述离心包括以下步骤：在所述反应液中加入正己烷和无水乙醇的混合溶剂Ⅰ，并在转速8500-9500r/min下，离心15-25min，取出沉淀，在沉淀中加入环己烷和无水乙醇的混合溶剂Ⅱ，在转速8500-9500r/min下，离心15-25min，得到二氧化铈沉淀。
优选地，所述混合溶剂Ⅰ和氢氧化铈悬浮液的体积比为4:1，所述混合溶剂Ⅱ和氢氧化铈悬浮液的体积比为3:1。
优选地，所述混合溶剂Ⅰ中，正己烷和无水乙醇的体积比为1:1；所述混合溶剂Ⅱ中，环己烷和无水乙醇的体积比为1:1。
优选地，S3中，所述热处理的时间为1.5-2.5h，升温速度5℃/min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供了一种纳米二氧化铈的制备方法，在氢氧化铈悬浮液加入正硅酸，之后首先进行低温(150-200℃)预热，并迅速转移到高温(350-450℃)条件下时，可以快速升温达到高温高压状态，使得氢氧化铈快速反应成核并生长，通过之后快速低温冷却，使得二氧化铈晶体快速定型；正癸酸对二氧化铈不同晶面具有选择优先性，正癸酸的存在抑制二氧化铈纳米晶体的长大，通过控制正癸酸含量可以形成尺寸均匀的不同形貌的二氧化铈纳米晶体，之后再通过离心、干燥、热处理即可，整个制备过程操作简单；本发明方法制得的二氧化铈形貌可控，尺寸均匀，氧储存能力高，使得催化活性显著提高。
附图说明
图1为纳米二氧化铈的TEM图；其中，a为实施例1制得的纳米二氧化铈；b为实施例2制得的纳米二氧化铈；
图2为实施例1制得的纳米二氧化铈的X射线衍射图谱；
图3为实施例1制得的纳米二氧化铈的储氧性能图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中所述的实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述的试剂和原料，如无特殊说明，均可在市场购买得到。
实施例1
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制0.1mol/L硝酸铈水溶液和0.3mol/L氢氧化钠水溶液；
(2)取上述(1)配制的硝酸铈水溶液50mL逐滴加入上述(1)配制的75mL氢氧化钠水溶液中，搅拌18h，得到亮黄色的氢氧化铈悬浮液；
(3)将上述(2)得到的氢氧化铈悬浮液配制成0.02mol/L悬浮液；
(4)将上述(3)配制的氢氧化铈悬浮液20mL加入不锈钢反应釜中，再以正癸酸与氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈摩尔比值为8的比例加入正癸酸，密封摇匀；
(5)将上述(4)密封的不锈钢反应釜放入150℃烘箱中保持30min，迅速转移到350℃马弗炉中保温10min反应；
(6)将上述(5)反应完后的不锈钢反应釜掷入0℃水中快速冷却至室温；
(7)取出上述(6)冷却后不锈钢反应釜中的溶液，加入40mL正己烷及40mL无水乙醇的混合溶剂，取出上清液至离心管中，9000r/min，20min进行第一次离心；
(8)将上述(7)第一次离心完得到的下沉淀加入30mL环己烷及30mL无水乙醇的混合溶剂，9000r/min，20min进行第二次离心；
(9)将上述(8)第二次离心得到的二氧化铈沉淀用环己烷溶解收集，进行冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；
(10)将上述(9)冷冻干燥得到的二氧化铈粉末进行热处理，使有机表面活性剂完全去除，300℃，2h，5℃/min升温速度，制得纳米二氧化铈。
实施例2
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制0.1mol/L硝酸铈水溶液和0.3mol/L氢氧化钠水溶液；
(2)取上述(1)配制的硝酸铈水溶液50mL逐滴加入上述(1)配制的75mL氢氧化钠水溶液中，搅拌20h，得到亮黄色的氢氧化铈悬浮液；
(3)将上述(2)得到的氢氧化铈悬浮液配制成0.01mol/L的悬浮液；
(4)将上述(3)配制的氢氧化铈悬浮液20mL加入不锈钢反应釜中，再以正癸酸与氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈摩尔比值为30的比例加入正癸酸，密封摇匀；
(5)将上述(4)密封的不锈钢反应釜放入200℃烘箱中保持15min，迅速转移到450℃马弗炉中保温30min反应；
(6)将上述(5)反应完后的不锈钢反应釜掷入20℃水中快速冷却；
(7)取出上述(6)冷却后不锈钢反应釜中的溶液，加入40mL正己烷及40mL无水乙醇，取出上清液至离心管中，8500r/min，25min进行第一次离心；
(8)将上述(7)第一次离心完得到的下沉淀加入30mL环己烷及30mL无水乙醇，8500r/min，25min进行第二次离心；
(9)将上述(8)第二次离心得到的二氧化铈沉淀用环己烷溶解收集，进行冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；
(10)将上述(9)冷冻干燥得到的二氧化铈粉末进行热处理，使有机表面活性剂完全去除，280℃，2.5h，5℃/min升温速度，制得纳米二氧化铈。
实施例3
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制0.1mol/L硝酸铈水溶液和0.3mol/L氢氧化钠水溶液；
(2)取上述(1)配制的硝酸铈水溶液50mL逐滴加入上述(1)配制的75mL氢氧化钠水溶液中，搅拌20h，得到亮黄色的氢氧化铈悬浮液；
(3)将上述(2)得到的氢氧化铈悬浮液配制成0.1mol/L的悬浮液；
(4)将上述(3)配制的氢氧化铈悬浮液20mL加入不锈钢反应釜中，再以正癸酸与氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈摩尔比值为15的比例加入正癸酸，密封摇匀；
(5)将上述(4)密封的不锈钢反应釜放入200℃烘箱中保持15min，迅速转移到450℃马弗炉中保温30min反应；
(6)将上述(5)反应完后的不锈钢反应釜掷入20℃水中快速冷却；
(7)取出上述(6)冷却后不锈钢反应釜中的溶液，加入40mL正己烷及40mL无水乙醇，取出上清液至离心管中，9500r/min，15min进行第一次离心；
(8)将上述(7)第一次离心完得到的下沉淀加入30mL环己烷及30mL无水乙醇，9500r/min，15min进行第二次离心；
(9)将上述(8)第二次离心得到的二氧化铈沉淀用环己烷溶解收集，进行冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；
(10)将上述(9)冷冻干燥得到的二氧化铈粉末进行热处理，使有机表面活性剂完全去除，320℃，1.5h，5℃/min升温速度，制得纳米二氧化铈。
实施例4
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于，正癸酸与氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈摩尔比值为10。
实施例5
一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于，正癸酸与氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈摩尔比值为6。
分别检测实施例1-5制得的纳米二氧化铈的纳米晶体结构，得出CeO2晶体尺寸范围在4-6nm，符合纳米尺寸，且当正癸酸与氢氧化铈摩尔比为6-10时，得到的均为正立方纳米晶体，如图1a(以实施例1纳米CeO2的TEM图为例)，增加正癸酸与氢氧化铈的摩尔比值15-30得到截角八面体CeO2纳米晶体，如图1b(以实施例2纳米CeO2的TEM图为例)，形貌可控，其原因在于，正癸酸对二氧化铈不同晶面具有选择优先性，正癸酸的存在抑制二氧化铈纳米晶体的长大，通过控制正癸酸含量可以形成尺寸均匀的不同形貌的二氧化铈纳米晶体；图2是实施例1纳米二氧化铈的X射线衍射图谱，由图2可得：CeO2纳米晶体粉末的XRD图谱中可以明显看四个强衍射峰，这些衍射峰与CeO2的萤石立方结构相对应，实施例2～5的X射线衍射图谱与实施例1近似。
为了检测本发明方法制得的纳米二氧化铈的性能，以实施例1为例，将实施例1制得的纳米二氧化铈利用气体吸附/解吸装置(Microtrac BEL,BELSORP CAT-II)测定储氧性能来说明其催化活性；并取CeO2粉末样品约50mg在测量温度下被氢气(99.999％)加载并充分还原，随后通过热导体探测器(载气:He,99.999％)引入氧脉冲(99.999％)，最后，根据氧脉冲峰来评价储氧量；以CeO2商用粉末(99.995％，Sigma-Aldri)作为对照，图3是纳米二氧化铈的储氧性能图，由图3可得，图3中CeO2 NCs-8代表正癸酸与氢氧化铈摩尔比为8时纳米CeO2，在300℃测得氧储存性能为272.99μmol O/g，是商用CeO2纳米粉末(图3中CP)(0.4μmolO/g)的682.475倍；提高测试温度到400℃，得到氧储存性能为364.65μmol O/g，是商用CeO2纳米粉末(2.5μmol O/g)的145.86倍。因此，通过本发明能够成功制得纳米二氧化铈，且晶体大小尺寸均匀，形貌可控，且与现有的商用CeO2纳米粉末相比，氧储存能力高，催化活性显著提高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备氢氧化铈悬浮液；
S2：将正癸酸加至所述氢氧化铈悬浮液中，在150-200℃进行预热，紧接着在350-450℃反应成核并生长，之后快速低温冷却，制得反应液；将所述反应液进行离心，得到二氧化铈沉淀，并用环己烷对所述二氧化铈沉淀进行溶解收集，冷冻干燥，制得二氧化铈粉末；
S3：将所述二氧化铈粉末在280-320℃进行热处理，制得纳米二氧化铈。
2.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S1中，所述氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈的浓度为0.01-0.1mol/L。
3.根据权利要求2所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S1中，所述氢氧化铈悬浮液的制备过程如下：
按照氢氧化钠和硝酸铈摩尔比为4-5:1的比例，将硝酸铈水溶液加至氢氧化钠水溶液中充分反应，制得所述氢氧化铈悬浮液。
4.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S2中，所述正癸酸和所述氢氧化铈悬浮液中氢氧化铈的摩尔比为6-30:1。
5.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S2中，预热时间为15-30min，反应成核并生长的时间为10-30min。
6.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S2中，冷却条件为在0-20℃下快速冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S2中，所述离心包括以下步骤：在所述反应液中加入正己烷和无水乙醇的混合溶剂Ⅰ，并在转速8500-9500r/min下，离心15-25min，取出沉淀，在沉淀中加入环己烷和无水乙醇的混合溶剂Ⅱ，在转速8500-9500r/min下，离心15-25min，得到二氧化铈沉淀。
8.根据权利要求7所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂Ⅰ和氢氧化铈悬浮液的体积比为4:1，所述混合溶剂Ⅱ和氢氧化铈悬浮液的体积比为3:1。
9.根据权利要求7所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂Ⅰ中，正己烷和无水乙醇的体积比为1:1；所述混合溶剂Ⅱ中，环己烷和无水乙醇的体积比为1:1。
10.根据权利要求1所述的高催化活性纳米二氧化铈的制备方法，其特征在于，S3中，所述热处理的时间为1.5-2.5h，升温速度5℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010351371.XA CN111498894A (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010351371.XA CN111498894A (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111498894A true CN111498894A (zh) | 2020-08-07 |
Family
ID=71873570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010351371.XA Pending CN111498894A (zh) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | 一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111498894A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114345319A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 浙江大学衢州研究院 | 一种改性纳米二氧化铈催化剂、其制备方法及其在碳酸二甲酯合成中的应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012197195A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Tohoku Univ | 超臨界水中における金属酸化物表面修飾処理方法 |
-
2020
- 2020-04-28 CN CN202010351371.XA patent/CN111498894A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012197195A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Tohoku Univ | 超臨界水中における金属酸化物表面修飾処理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JING ZHANG ET AL: ""Colloidal Ceria Nanocrystals: ATailor-Made Crystal Morphology in SupercriticalWater"", 《ADV. MATER.》 * |
| XIAODONG HAO ET AL.: ""Atomic-Scale Valence State Distribution inside Ultrafine CeO2 Nanocubes and Its Size Dependence"", 《SMALL》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114345319A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-15 | 浙江大学衢州研究院 | 一种改性纳米二氧化铈催化剂、其制备方法及其在碳酸二甲酯合成中的应用 |
| CN114345319B (zh) * | 2022-01-11 | 2024-05-17 | 浙江大学衢州研究院 | 一种改性纳米二氧化铈催化剂、其制备方法及其在碳酸二甲酯合成中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101302019B (zh) | 部分液相沉淀法制备稀土掺杂的钇铝石榴石纳米粉体的方法 | |
| CN111362298B (zh) | 一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法 | |
| CN112058270B (zh) | 一种片状La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的原位合成方法及其应用 | |
| CN106904649B (zh) | 一种纳米氧化铈形态及晶面的原位控制方法 | |
| CN107185547B (zh) | 一种C/Fe-FeVO4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112371105A (zh) | 一种五氧化二铌/二氧化钛复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111167455B (zh) | 一种石墨烯负载钴掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN115465904B (zh) | 一种强分散制备纳米二氧化铱的工艺 | |
| CN111498894A (zh) | 一种高催化活性纳米二氧化铈的制备方法 | |
| CN1765511A (zh) | 活性纳晶介孔二氧化钛光催化材料的pH调控水热制备方法 | |
| CN110586058A (zh) | 一种纳米二氧化钛/氧化锆复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108654663B (zh) | 一种混合硝酸盐熔盐法制备硼氮共掺杂单晶介孔TiO2催化材料的方法 | |
| CN112456556A (zh) | 一种制备氧化钽纳米球的方法 | |
| CN111250077A (zh) | 一种复合金属氧化物催化剂及其应用 | |
| CN115318303B (zh) | 一种低温去除柴油车碳烟颗粒的催化剂及其制备方法 | |
| CN112919523B (zh) | 一种六边形片状稀土氧化铈的制备方法 | |
| CN115254097A (zh) | 负载铂团簇的介孔黑二氧化钛纳米片光催化剂及制备方法 | |
| CN112777623B (zh) | 一种类三角形纳米片结构的二氧化铈的制备方法 | |
| Chen et al. | Research progress of magnesium stabilized aluminum titanate and new application of it in pigment | |
| CN114433063A (zh) | 一种铈锆复合氧化物及其制备方法 | |
| CN106745169A (zh) | 一种大比表面积介孔氧化铈锆固溶体及其制备方法 | |
| CN106824192A (zh) | 一种高活性的碳烟燃烧CuO催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115869959B (zh) | 碳负载、铈掺杂锡氧化物磁性催化剂、制备方法及应用 | |
| CN117358254A (zh) | 用于低温烟气选择性光热催化还原脱硝的催化剂的制备方法 | |
| CN117720123A (zh) | 提高亚氧化钛及掺杂亚氧化钛粉末比表面积的酸刻蚀法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200807 |