[发明专利]纳米铈基复合氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米铈基复合氧化物及其制备方法和应用，涉及纳米材料技术领域。一种纳米铈基复合氧化物的制备方法，包括对含有铈源和稀土金属或过渡金属的掺杂物的浆料进行喷雾造粒，得前驱体粉末。对前驱体粉末进行等离子体加热，气化后冷却冷凝。该方法步骤简单，可控性强，生产效率高，可大规模生产。通过该方法制得的纳米铈基复合氧化物，分散性好，不易团聚，尺寸、形貌均一性好。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，且特别涉及一种纳米铈基复合氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

CeO₂是一种重要的稀土氧化物，具有较高的储存与释放氧能力、离子导电性，因此被广泛应用于在汽车尾气净化、紫外屏蔽吸收、化学机械抛光、燃料电池、污水处理等方面得到广泛应用。近年来，随着稀土功能材料的研究发展，纳米CeO₂的研究也得到了长足发展，单纯的纳米CeO₂存在粒径大、易烧结、性能差等缺点，因此采用物理或者化学的手段合成复合纳米CeO₂，以便纳米CeO₂的性能得到进一步改善和提高。

近年来，制备铈基复合氧化物的研究近年来取得了迅速的发展，制备方法层出不穷，其中液相法是最为广泛采用的方法，具体包括共沉淀法、柠檬酸法、溶胶-凝胶法、水(溶剂)热合成法、微乳液法、模板合成法。然而，液相法共性缺点在于：1)制备工艺繁琐，所制备产品需经分离、提纯、干燥等烦琐的后续处理，而且产品团聚严重；2)为间歇式操作，生产周期长(10-50h)、效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米铈基复合氧化物，分散性好，不易团聚，尺寸、形貌均一性好。

本发明的另一目的在于提供上述纳米铈基复合氧化物的制备方法，该方法步骤简单，可控性强，生产效率高，可大规模生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种纳米铈基复合氧化物的制备方法，包括：

对含有铈源和过渡金属或稀土金属的掺杂物的浆料进行喷雾造粒，得前驱体粉末。

对前驱体粉末进行等离子体加热，气化后冷却冷凝。

本发明提出一种纳米铈基复合氧化物，由上述纳米铈基复合氧化物的制备方法制备而成。

本发明的有益效果是：

1.通过调整前驱体组成、等离子体参数(等离子体功率、反应室压力、原料进料速率等)可有效的调节蒸汽冷凝形核过程，从而制备多种不同形貌(如：棒状、正八面体状、类球形状)与大小(粒径在5～200纳米范围内可控)的纳米铈基复合氧化物，实现纳米粉体的可控制备。

2.步骤简单。所制备的纳米粉体形成后，由于没有其他杂质原料，故无需提纯、分离、干燥，仅需经过纳米过滤器使得进行气固相分离收集即可，无提纯与干燥过程。

3.可进行连续化、快速高效生产，可显著提高生产效率。本生产方式中进料与产品收集均为连续操作，前驱体粉从气化到冷凝形成纳米粉体，整个过程不到0.5s，从而克服了现有液相制备法间歇式、长周期(10-60h)生产方式，可显著提高生产效率。

4.产品分散性好，不易团聚。纳米粉体在气相中生成，其分散型好，避免纳米粉体之间发生硬团聚。

5.尺寸、形貌均一性较好。通过喷雾造粒得到前驱粉体，再经气相快速冷凝，得到的纳米粉体尺寸、形貌均一性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。