權(quán)利要求

1.摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰的方法，其特征在于包括以下制備步驟： (1)準(zhǔn)確稱取一定量的Ce(NO 3)·6H 2O、草酸、乙酸鋅在室溫下溶于去離子水中，得到混合液并在室溫下攪拌均勻，在80℃下陳化后得到白色沉淀； (2)過濾、洗滌、干燥，在500℃下煅燒，得到第一步的產(chǎn)品Zn/CeO 2孔狀材料； (3)將第一步產(chǎn)品溶于去離子水中超聲分散，加入溶劑在一定溫度下攪拌反應(yīng)，去除鋅組分； (4)將反應(yīng)后濁液過濾、洗滌、干燥，將干燥后固體樣品放置于馬弗爐中350℃煅燒2h，得到無序多孔氧化鈰材料； 其中，步驟(1)所述的Ce(NO 3)·6H 2O的濃度為0.05-0.20 mol/L、鋅離子與鈰離子的摩爾比范圍在0.02-0.60之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰的方法，其特征在于所述步驟(3)中溶劑為尿素、氨水、氫氧化鈉、稀鹽酸中的任意一種。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰的方法，其特征在于所述步驟(3)中反應(yīng)時間為4-12h。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰的方法，無機(jī)納米材料制備相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二氧化鈰作為一種功能性稀土材料，由于其獨(dú)特的性質(zhì)，在催化、電化學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，已經(jīng)通過不同的方法合成出了氧化鈰的納微米結(jié)構(gòu)，如暴露特定晶面的納米棒/線、納米立方、納米八面體，具有二維有序、三維有序、隨機(jī)排列多孔結(jié)構(gòu)，摻雜結(jié)構(gòu)等。其中多孔材料在催化領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用，具有獨(dú)特的優(yōu)勢，表現(xiàn)在有利于活性位點(diǎn)的充分利用，能增加比表面積和提高氣體的流動與疏散。目前多孔氧化鈰以及鈰基復(fù)合氧化物主要還是借助模板，Zhang等人采用PS膠體模板方法成功制備了孔徑可控的三維有序大孔Au/CeO 2催化劑，表現(xiàn)出對甲醛較好的催化氧化能力。但該方法步驟較為繁瑣，需先利用單分散聚苯乙烯膠體球組裝成三維有序聚苯乙烯膠體晶體模板(J.Zhang, etal., Appl. Catal. B, 2009. 91(1-2): p.11-20.)。中國專利CN201710107622.8以表面活性劑為模板，經(jīng)溶膠-凝膠-發(fā)泡法制備多孔鈰基復(fù)合氧化物。中國專利CN201410374724.2使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為高分子模板劑，采用電噴離子化技術(shù)制備產(chǎn)物為了二氧化鈰多孔微球。中國專利CN201310228257.8主要是以表面活性劑或嵌段共聚物為軟模板，鹵蟲卵殼為硬模板，加入金屬鹽和檸檬酸，制備多級孔道的物二氧化鈰材料，但該方法得到的是0.4-1.5μm的大孔結(jié)構(gòu)。此外，借助利用SBA-15和KIT-6介孔分子篩等硬模板在高溫煅燒條件下也可制得多孔氧化鈰 (H.F. Gong , et al., New J. Chem.,2015,39(12).9380-9388)。但是，無論是軟模板法還是硬模板法都需要先引入模板再去除模板這兩步驟，使制備流程變得繁瑣且在去除過程中容易造成孔道坍塌，且使用模板劑成本較高。綜上可知，現(xiàn)目前的多孔氧化鈰制備方法制備繁瑣或者難以調(diào)控，且難以制成多級孔結(jié)構(gòu)尤其是原子級別的孔結(jié)構(gòu)，所以采用較簡單的步驟及溫和的條件有效合成多孔氧化鈰材料的制備方法仍需探索。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰材料的方法。

本發(fā)明的多孔氧化鈰制備方法包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)確稱取一定量的Ce(NO 3)·6H 2O、草酸、乙酸鋅在室溫下溶于去離子水中，得到混合液并在室溫下攪拌均勻，在80℃下陳化后得到白色沉淀；

(2)過濾、洗滌、干燥，在500℃下煅燒，得到第一步的產(chǎn)品Zn/CeO 2孔狀材料，記為樣品 A；

(3)將第一步產(chǎn)品溶于去離子水中超聲分散，加入溶劑并在一定溫度下攪拌反應(yīng)，去除鋅組分；

(4)將反應(yīng)后濁液過濾、洗滌、干燥，將干燥后固體樣品放置于馬弗爐中350℃煅燒2h，得到多孔氧化鈰材料；

其中，步驟(1)所述的Ce(NO 3)·6H 2O的濃度為0.05-0.20 mol/L、鋅離子與鈰離子的摩爾比范圍在0.02-0.60之間。

優(yōu)選地，步驟(1)中n Zn/ n Ce=X (X=0.02-0.20)。

優(yōu)選地，步驟(1)所述的溶液加料順序?yàn)橄葘⒁宜徜\固體加入到硝酸鈰溶液中溶解后再加入草酸溶液。

優(yōu)選地，步驟(1)所述陳化時間為8-16h。

優(yōu)選地，步驟(3)中溶劑為尿素溶液、濃氨水。

優(yōu)選地，步驟(4)中反應(yīng)時間為5-8h。

本發(fā)明以Ce(NO 3)·6H 2O、草酸、乙酸鋅、尿素為原料，制得了具有多級孔結(jié)構(gòu)的氧化鈰材料，該方法的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）制備方法簡單：未使用模板劑，先采用共沉淀法制備孔狀復(fù)合氧化物，再采用溶劑刻蝕進(jìn)行原位造孔，得到了多級孔狀氧化鈰材料。（2）所制得的多孔氧化鈰對甲苯催化性能較好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例1 的掃描電鏡圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)例1的甲苯催化氧化性能圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)例2的N2吸脫附等溫曲線。

圖4為本發(fā)明實(shí)例3的XRD圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后：

實(shí)施例1

(1)準(zhǔn)確稱取8.682g Ce(NO 3)·6H 2O、4.538g草酸、0.220g乙酸鋅(X=5%)在室溫下溶于200ml去離子水中，得到混合溶液并攪拌均勻，在80℃下陳化后得到白色沉淀；

(2)過濾分離出白色沉淀，洗滌、干燥，在500℃下煅燒，得到第一步的產(chǎn)品5%-Zn/CeO 2孔狀材料(Sample A)；

(3)將第一步產(chǎn)品溶于去離子水中超聲分散，加入0.15mol/l尿素溶液并將其置于80℃水浴鍋中水浴攪拌反應(yīng)4h，去除鋅組分；

(4)將反應(yīng)后濁液過濾，洗滌，干燥，將干燥后固體樣品放置于馬弗爐中350℃煅燒2h，得到無序多孔氧化鈰材料(Sample B)。

實(shí)施例2

(1)準(zhǔn)確稱取8.682g Ce(NO 3)·6H 2O、4.538g草酸、0.220g乙酸鋅(X=5%)在室溫下溶于200ml去離子水中，得到混合溶液并攪拌均勻，在80℃下陳化后得到白色沉淀；

(2)過濾分離出白色沉淀，洗滌、干燥，在500℃下煅燒，得到第一步的產(chǎn)品5%-Zn/CeO 2孔狀材料(Sample A)；

(3)將第一步產(chǎn)品溶于去離子水中超聲分散，加入氨水在室溫下攪拌反應(yīng)10h，去除鋅組分；

(4)將反應(yīng)后濁液過濾，洗滌，干燥，將干燥后固體樣品放置于馬弗爐中350℃煅燒2h，得到無序多孔氧化鈰材料(Sample B)。

實(shí)施例3

(1)準(zhǔn)確稱取8.682g Ce(NO 3)·6H 2O、4.538g草酸、0.439g乙酸鋅(X=10%)在室溫下溶于200ml去離子水中，得到混合溶液并攪拌均勻，在80℃下陳化后得到白色沉淀；

(2)過濾分離出白色沉淀，洗滌、干燥，在500℃下煅燒，得到第一步的產(chǎn)品10%-Zn/CeO 2孔狀材料(Sample A)；

(3)將第一步產(chǎn)品溶于去離子水中超聲分散，加入0.15mol/l尿素溶液并將其置于80℃水浴鍋中水浴攪拌反應(yīng)4h，去除鋅組分；

(4)將反應(yīng)后濁液過濾，洗滌，干燥，將干燥后固體樣品放置于馬弗爐中350℃煅燒2h，得到無序多孔氧化鈰材料(Sample B)。

摻雜鋅后再溶解制備多級孔結(jié)構(gòu)二氧化鈰材料的方法.pdf