[发明专利]一种提高氧化铈化学活性的方法

说明书

一种提高氧化铈化学活性的方法，包括以下步骤：第一步：将氧化铈研磨至46µm‑120µm，使其D50为80±5µm；第二步：将氧化铈与30%的H₂O₂、0.1mol/L的稀硫酸混合，每kg氧化铈，30%的H₂O₂的用量为50‑300ml，0.1mol/L的稀硫酸用量为50‑200ml，在室温下搅拌0.5h，搅拌速度为80‑150rpm，然后用去离子水和抽滤机将氧化铈冲洗若干次，使冲洗液呈中性为止，接着在60℃的烘干炉中烘干；第三步：将上述氧化铈在通有氩气+氢气或氩气+CO的旋转炉中煅烧，煅烧之前，必须将炉中空气排净。本方法能够提高氧化铈的活性。

技术领域

本发明涉及提高氧化铈化学活性的方法，属于材料加工工艺领域。。

背景技术

氧化铈是一种重要的研磨材料和半导体催化剂，广泛应用于研磨硅片、光学玻璃等材料及光催化作用（污水处理）、汽车尾气催化净化等领域。氧化铈的抛光能力及光催化特性与其化学活性密切相关。氧空位是影响氧化铈化学活性的重要因素，与Ce³⁺伴随伴生。氧化铈的活性随着氧空位密度的增大而增大。氧化铈氧空位密度与氧化铈的非化学计量比CeO_2-x、带隙、化学活性和磁性存在复杂的函数关系。铈原子的核外电子构型为4f¹5d¹6s²，一般Ce³⁺与Ce⁴⁺同时存在于氧化铈晶格内，具有特殊的变价特性和化学活性以及磁性。在氧化铈中，起激活其化学活性和磁性的是Ce³⁺，而不是Ce⁴⁺。有报道指出，在1200℃-660℃范围内煅烧氧化铈，其抛光效率与Ce³⁺含量的斯皮尔曼相关系数为0.83。Ce³⁺的浓度严重依赖于氧化铈晶体类型、晶格常数大小和氧空位密度等。当氧化铈作为磨粒研磨硅酸盐玻璃或硅片等材料时，氧化铈晶体表面Ce³⁺的Ce4f¹电子极易转移到玻璃中O原子的2p⁴轨道，与玻璃凸起部分的Si-O形成氧桥基键，在机械摩擦力作用下而被抛去，使玻璃或硅片得到平整。氧空位密度越大，其带隙降低越明显。氧化铈作为光催化剂使用时，吸收紫外光照射，Ce³⁺价带中的电子激发跃迁到导带，同时在价带中产生空穴，空穴可以将吸附在CeO_2-x表面的OH^-和H₂O氧化，生成具有强氧化性的羟基自由基·OH；光生电子也可以与溶液中O₂反应，生成强活性氧自由基·O，与污水中的大多数有机物和无机物反应，生成无毒的CO₂和H₂O等无机小分子，可降解吸附在氧化铈表面的污染物. 这些自由基亦可以参与抛光面的氧化反应，在被抛光材料表面上形成一薄层具有原子级厚度的软化层，提高氧化铈的抛光能力和抛光效率。氧化铈的磁性由Ce³⁺的4f¹轨道磁矩和自旋磁矩决定。为了提高氧化铈的化学活性和磁性，必须改善氧化铈的晶体结构，增加氧化铈中Ce³⁺的含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高氧化铈化学活性的方法，通过对氧化铈进行处理，提高氧化铈的化学活性。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种提高氧化铈化学活性的方法，包括以下步骤：

第一步：将氧化铈研磨至46µm- 120µm，使其D50为80±5µm；

第二步：将氧化铈与30%的H₂O₂、0.1mol/L的稀硫酸混合，每kg氧化铈，30%的H₂O₂的用量为50-300ml，0.1mol/L的稀硫酸用量为50-200ml，在室温下搅拌0.5h，搅拌速度为80-150rpm，然后用去离子水和抽滤机将氧化铈冲洗若干次，使冲洗液呈中性为止，接着在60℃的烘干炉中烘干；