[发明专利]含稀土氧化物多功能核壳材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含稀土氧化物多功能核壳材料的制备方法，是以铈源、聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、去离子水、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、氨水、酚类化合物、醛类化合物等为原料，合成外部包覆酚醛树脂有机层的球状二氧化铈，使用处理剂对其进行处理后，以正硅酸乙酯为硅源在外层包覆SiO₂，高温去除有机层，以提供一种具备中空夹层核壳结构的材料，制备方法工艺简单，核壳材料直径350~550nm，晶粒外部纳米晶粒包裹紧密，产物包裹度达97％，产物纯度达99.9％，并且可以通过改变有机层厚度、正硅酸乙酯的量，从而实现对核壳材料的微球粒径、外层厚度的可变调控。同时，可与多种化学物质匹配做为催化剂使用，是十分理想的空心夹层核壳材料。

主权项

1.一种含稀土氧化物多功能核壳材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将铈源和聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水和一缩二乙二醇的混合液中，强力搅拌后，装入反应釜中，于150~200 ℃下反应15~20h，产物经去离子水洗涤、过滤、烘干，得到球状二氧化铈；其中，去离子水、一缩二乙二醇、铈源、聚乙烯吡咯烷酮的摩尔配比为，2.7~6.7:2.9~3.7:0.027~0.041:0.0008~0.0013；所述铈源为硝酸铈或氯化铈；（2）、将球状二氧化铈、十六烷基三甲基溴化铵和F127加入去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，超声分散并室温搅拌后，形成混合溶液，向混合溶液中加入氨水，在35~40℃强力搅拌，向溶液中加入酚类化合物，高速搅拌，再向溶液中缓慢滴加醛类化合物，密封，32~36℃下搅拌18~24h，装入反应釜中，于130~150℃下反应18~24h，产物经去离子水和乙醇洗涤、过滤、烘干，得到外层包裹酚醛树脂层的球状二氧化铈；其中，球状二氧化铈、去离子水、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、F127、氨水、酚类化合物、醛类化合物的摩尔配比为，0.007~0.012:13~18:1.3~1.8:0.002~0.005:0.01~0.035:0.02~0.04:0.02~0.05:0.07~0.13；所述酚类化合物为对苯二酚、苯酚或间苯二酚；所述醛类化合物为甲醛、乙醛或苯甲醛；（3）、将包裹酚醛树脂层的球状二氧化铈浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中充分作用，固液分离、干燥，得到预处理的包裹酚醛树脂层的球状二氧化铈；（4）、将预处理的包裹酚醛树脂层的球状二氧化铈和十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，超声分散，并室温搅拌，形成混合溶液，向混合溶液中加入氨水，室温强力搅拌，再向溶液中逐滴加入正硅酸乙酯，密封，室温下搅拌4~6h，固液分离、去离子水洗涤，干燥后形成固体粉末，在450~650 ℃下焙烧去除夹层酚醛树脂层，得到具有空心夹层的核壳材料；其中，预处理的包裹酚醛树脂层的球状二氧化铈、去离子水、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵、氨水、正硅酸乙酯的质量比为，0.05~0.1:22~25:11~13:0.07~0.12:0.15~0.35:0.1~0.18；所述核壳材料由内核球二氧化铈及SiO₂壳结构组成，其中内核二氧化铈占核壳材料的35~40wt%，外层SiO₂壳结构占核壳材料的60~65wt%；核壳材料的晶粒直径为350~550nm，外层SiO₂壳结构厚度80~120nm。