[发明专利]一种纳米二氧化铈浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米浆料及其制备方法，尤其是一种纳米二氧化铈浆料及其制备方法。

背景技术

稀土元素由于具有独特的4f电子，其化合物具有特殊的光、电、磁等性质，被誉为新材料的宝库。我国稀土储量非常丰富，占全世界储量43％，其中铈的含量最丰。二氧化铈是一种廉价、用途极广的轻稀土氧化物，尤其是纳米二氧化铈由于其特有的结构特性而具有优异的功能特性，在新材料、抛光、表面工程、发光、催化、气体传感器、燃料电池和紫外线吸收等方面得到了广泛的应用。

由于纳米颗粒具有的小尺寸效应即比表面大、表面能高，纳米颗粒在空气中极易发生团聚，使得纳米粉体的实际使用效果较差，其许多优异特性丧失。解决这一问题的一个重要途径是将纳米颗粒加入到液体介质，形成纳米颗粒/水基溶剂或纳米颗粒/有机基溶剂的固体/液体体系，即俗称的纳米浆料。在纳米浆料的制备过程中，涉及到的一个关键问题是如何使纳米颗粒稳定地分散在液体介质中。

众所周知，水和乙醇是日常生活和工业实践中运用最广泛的两种液体介质。国内外相关文献关于纳米二氧化铈分散的研究集中于无乙醇型水基溶剂体系，但必须在水(通常为去离子水)中加入一些表面改性剂(如偶联剂、表面活性剂、有机聚合物、分散剂等)才能对纳米二氧化铈进行良好分散，制得分散稳定的二氧化铈浆料，但由于改性剂的加入会在一定程度上对纳米二氧化铈的使用性能产生影响，它相当于使得所得到的二氧化铈浆料为含有杂质的浆料。此外，在众多实验中人们发现无乙醇型水基纳米二氧化铈浆料在使用过程中还存在一些不足。例如，在采用纳米二氧化铈浆料作为球磨介质球磨制备微纳米复合粉体时，粉体干燥后会产生较为严重的板结现象而影响粉体质量，而乙醇是众所周知的优异的湿混球磨介质，可以预见若采用经乙醇配制的二氧化铈浆料则可极大地减少板结现象。

据申请人所知，目前尚无用一种以乙醇为主要组分之一的分散介质对纳米二氧化铈进行分散的研究报道。其主要原因是，纳米二氧化铈在无水乙醇中分散稳定性很差，在分散后不到10分钟的时间内全部沉降，无法获得分散稳定的纳米浆料。

因此，开发一种以乙醇为主要溶剂之一的纳米二氧化铈浆料是充分发挥这种稀土原料特性，开拓其应用领域，提高使用性能的当务之急。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有的纳米二氧化铈粉体只能在无乙醇型水基溶剂中获得分散稳定的纳米浆料且必须添加改性剂所带来的易增加浆料杂质的问题，发明一种以乙醇为主要溶剂之一的纳米二氧化铈浆料。

本发明的目的之二是发明一种所述纳米二氧化铈浆料的制备方法。

本发明的技术方案之一是：

一种纳米二氧化铈浆料，其特征是它由纳米二氧化铈粉体和混合溶剂组成，其中纳米二氧化铈粉体占浆料质量分数的0.5％～30％，所述的混合溶剂由乙醇与水组成，乙醇占混合溶剂体积的30％～70％。

所述的乙醇最佳为无水乙醇。水最好为去离子水。

本发明技术方案之二是：

一种纳米二氧化铈浆料的制备方法，其特征是：

首先，将占浆料质量分数0.5％～30％的纳米二氧化铈粉体放入容器中；

其次，配制乙醇和水的混合溶剂，其中乙醇占混合溶剂体积的30％～70％；

第三，将所配混合溶剂加入到盛放纳米二氧化铈粉体的容器中搅拌均匀后置于超声设备中进行超声分散，分散时间为30～60分钟，即可得到分散稳定的纳米二氧化铈浆料成品。

所述的乙醇为无水乙醇，所述的水为去离子水。

纳米二氧化铈粉体可为有气体保护的非聚合态的纳米二氧化铈粉体。

纳米二氧化铈粉体也可为无气体保护的呈部分聚合态的纳米二氧化铈粉体时，此时应首先测定其活化系数，然后以所需重量的纳米二氧化铈除以所测定到的活化系数计算出该粉体的总重量，将其和所配的混合溶剂混合均匀并进行超声分散30～60分钟后，将所得浆料静置60～120分钟，取上部均匀稳定的料浆即得分散稳定的纳米二氧化铈浆料成品。

活化系数可采用以下方法进行测定：

将无气体保护的呈部分聚合态的纳米二氧化铈粉体A克置于无水乙醇中超声分散60分钟，取上部均匀稳定的料浆，在真空干燥箱中干燥后得到粉体B克，按下式计算活化系数：

式中：A为所取的无气体保护的呈部分聚合态的纳米二氧化铈粉体的重量，B为分散干燥后所得到的实际能实现分散的纳米二氧化铈粉体的重量。

本发明的有益效果：