[发明专利]一种二氧化铈纳米空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化铈的制备方法，特别涉及一种二氧化铈纳米空心球的制备方法。

背景技术

CeO₂是一种重要的功能稀土氧化物，具有立方晶系结构。CeO₂具有优良的电学性能和光学性能，在汽车尾气催化、光解水、紫外线屏蔽、气体传感器、燃料电池电解质、抛光材料、储氧材料等诸多领域有着广泛的应用，具有良好的前景。纳米CeO₂及其复合材料具有较高的比表面能和储氧能力，具有良好的催化性能。在催化领域，CeO₂常常作为载体与金属进行复合共同构成性能优良的催化剂，不仅对所负载的金属起到分散、塑型及稳定的作用,而且其储氧能力还能够在进行催化反应时提供活性氧，与催化主体起到联合催化的效果，其作用已经超越催化剂负载体的地位。光催化降解有机物中，CeO₂可以单独作为催化剂进行光催化反应，此时，催化剂的比表面积与形貌对吸附-催化效率具有决定性的作用。因此，其形貌和尺寸对催化剂的整体效果具有至关重要的作用。另外，CeO₂性能稳定，价格便宜，毒性小，性能优良，近年来越来越受到研究者们的广泛关注。

迄今为止，人们运用了多种方法制备CeO₂及其复合材料纳米材料。Lin Yue等运用反向共沉淀法制备了CeO₂及其掺杂纳米粉体[Lin Yue,XiaoMingZhang.Structural characterization and photocatalytic behaviors ofdoped CeO₂nanoparticles[J].Journal of Alloy and Compounds,475(2009),702-705]。但是，共沉淀法制备的CeO₂纳米粉体粒度分布不均匀且形貌难以控制。邱克辉等以硝酸铈、柠檬酸和偏钒酸铵为原料，采用溶胶-凝胶（sol-gel）法制备了V⁵⁺离子掺杂纳米CeO₂粉体[邱克辉,张伟,李峻峰,王可嘉.V⁵⁺离子掺杂纳米氧化铈的合成与表征[J].中国稀土学报，2009.4(27,2):209-212]。但是，溶胶-凝胶法制备的粉体团聚较为严重，粒度也较大，影响了其性能。栾宝平等以硝酸铈为铈源通过水热法合成了球形，纺锤形和花束形二氧化铈[栾宝平,余锡宾,刘洁,王立同,华庆松,周祥,不同形貌的CeO₂的水热法制备及表征[J].上海师范大学学报(自然科学版),2011,40,2:157-162]。但是，传统水热法产率低、耗时长且能耗高，不利于大量生产。山东大学陈国柱博士制备了以三氯化铈为铈源，利用PVP（聚乙烯吡咯烷酮）为形貌控制剂采用溶剂热法制备了CeO₂纳米空心球[陈国柱.铈化合物空心结构材料的制备、表征及性质研究[D].济南：山东大学，2009]。但其所用溶剂热法危险性较水热法高，有机物消耗较多，使其成本较高，难以运用于实际生产。在纵多种类的形貌中，纳米空心球因其较大的比表面积而具有良好的理化性能，成为研究者们研究的热点。

微波水热合成法是在1992年美国宾州大学R.Roy提出利用微波对水的介电作用进行加热的新型合成方法，与传统的水热法相比,微波水热合成法具有加热速度快、反应灵敏、体系受热均匀等特点,可以快速制备形貌均一的超细粉体。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种成本低，操作简单且易于控制的二氧化铈纳米空心球的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一：将分析纯的Ce(NO₃)₃·6H₂O溶解于去离子水中得浓度为0.01～0.2mol/L的Ce(NO₃)₃溶液；

然后将KBrO₃、SDS（十二烷基硫酸钠）与Ce(NO₃)₃·6H₂O按（3～6）:（0.5～2）:1的摩尔比将KBrO₃、SDS加入到Ce(NO₃)₃溶液中持续搅拌均匀得混合溶液；