专利摘要

一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，属于稀土材料技术领域。本发明以水和乙二醇共同作为溶剂，聚乙烯醇作为分散剂，草酸铵作为铈源的沉淀剂，通过直接沉淀法合成草酸铈前驱体。在聚乙烯醇的辅助作用下，与水和乙二醇形成水/油微反应器，一方面，乙二醇的粘度相较于水更大，可以加固铈前驱体与聚乙烯醇的结合，另一方面，聚乙烯醇的分散作用促使铈前驱体开裂，形成铈前驱体。在高温反应炉中按照一定的升温程序煅烧铈前驱体，得到花状氧化铈。本发明制备工艺流程简易，所需设备简单，所用原料无毒，制备成本低，所得花状氧化铈具有高比表面积，可以在光催化过程中快速吸附色素，加快甲基蓝、甲基橙、酸性橙等染料的光催化反应进程，具有良好的工业应用前景。

权利要求

1.一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，其特征在于：将聚乙烯醇溶于热水，形成均匀的聚乙烯醇溶液，缓慢加入到铈源水溶液中，再加入乙二醇作为辅助溶剂，草酸铵作为沉淀剂，利用超声振荡器使其完全混合均匀，常温搅拌4-10 h，过滤沉淀物，60-100℃干燥5-24 h，得到草酸铈前驱体；在高温反应炉中按照8 oC/min的升温程序，经400-700℃煅烧1-8 h，得到花状氧化铈，纳米片厚度为10-50 nm，花状结构尺寸为1-5μm，比表面积为80-120 m2 g-1。

2.根据权利要求1所述的一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）聚乙烯醇溶液的配制：称取0.4-3.6 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，100-140 ℃油浴加热2-6 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温；

（2）草酸铵溶液的配制：称取0.1-0.9 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1: 1-1: 5；

（3）将步骤（1）和（2）中的聚乙烯醇溶液和草酸铵溶液，分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.1-2 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应4-10 h，过滤沉淀物，60-100℃干燥5-24 h，得到铈前驱体，经400-700℃煅烧1-8 h，得到花状氧化铈。

3.根据权利要求2所述的一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，其特征在于：步骤 (3) 中所述的铈源溶液是硝酸铈、氯化铈、氧化铈中的任意一种。

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土材料技术领域的制备方法，具体是一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法。

背景技术

近年来，氧化铈因在环境和能源相关领域起着至关重要作用，引起了研究者的广泛关注。氧化铈粉末具有独特的物理和化学特性，如高机械强度、阳离子导电性、氧储存能力等，在高温陶瓷、催化剂、燃料电池、太阳能电池和抛光材料等方面得到了广泛应用。特殊形貌的纳米氧化铈，相比于块体氧化铈，其氧化还原反应和氧气输送等特性得到很大改善。因此，基于氧化铈的优异性能和潜在的应用领域，合成形貌可控氧化铈受到越来越多的关注。

目前制备氧化铈的常用方法是液相法，主要包括溶胶凝胶法、沉淀法、水热合成法、水解法等。溶胶凝胶法是以无机盐或金属有机醇盐为原料，在均相溶液中进行水解缩聚反应，溶胶逐渐变成凝胶，将凝胶干燥、焙烧，得到纳米粉体。该制备方法能够增加多组元体系的均匀性，反应易于控制，常常用于制备比表面积很大的凝胶和粉末。沉淀法是在液相中发生化学反应，生成不溶于溶剂的前驱体，前驱体经过干燥、焙烧，得到纳米金属氧化物。该制备方法因为原料成本低、工艺简单、操作简便、对设备要求低，可用于制备多种纳米氧化物，适合合成单一或者复合氧化物纳米微粒。

发明内容

本发明目的在于提供一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，本发明以水和乙二醇共同作为溶剂，聚乙烯醇作为分散剂，草酸铵作为铈源的沉淀剂，通过直接沉淀法合成铈前驱体。具体是将聚乙烯醇溶液缓慢加入到铈源水溶液中，再加入乙二醇作为辅助溶剂，草酸铵作为沉淀剂，利用超声振荡器使其完全混合均匀，常温搅拌4-10 h，过滤沉淀物，60-100℃干燥5-24 h，得到草酸铈前驱体。聚乙烯醇属于高分子多元醇，其溶液粘性较高，合适的溶液浓度可以起到连接和分散的作用，有利于控制目标产物的形态结构。乙二醇中的羟基具有亲水性，可以与聚乙烯醇水溶液混溶，组成微反应器，在反应体系中具有调节前驱体生长方向的作用。制备的前驱体中含有聚乙烯醇，经煅烧易分解成水蒸气和二氧化碳，可以改善最终产物的团聚程度。

本发明以聚乙烯醇作为分散剂，水和乙二醇形成水/油体系，制备了铈前驱体与聚乙烯醇的复合物，经煅烧得到花状氧化铈，为制备特殊形貌的稀土氧化物材料提供了良好的制备途径。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法涉及一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法，主要包括以下步骤：

（1）聚乙烯醇溶液的配制：称取0.4-3.6 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，100-140 ℃油浴加热，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温；

（2）草酸铵溶液的配制：称取0.1-0.9 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1: 1-1: 5；

（3）将步骤（1）和（2）中的聚乙烯醇溶液和草酸铵溶液，分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.1-2 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应4-10 h，过滤沉淀物，60-100℃干燥5-24 h，得到铈前驱体，经400-700℃煅烧1-8 h，得到花状氧化铈。

步骤 (3) 中所述的铈源溶液是硝酸铈、氯化铈、氧化铈中的任意一种。

本发明具有如下有益效果：本发明采用水和乙二醇共同作为溶剂，聚乙烯醇作为分散剂，草酸铵作为铈源的沉淀剂，通过直接沉淀法合成草酸铈前驱体。利用乙二醇加固铈前驱体与聚乙烯醇的结合效果，利用聚乙烯醇的分散作用促使前驱体开裂，形成花状铈前驱体，为制备特殊结构的稀土氧化物材料提供了良好的制备途径。

本发明以聚乙烯醇作为分散剂，在水和乙二醇的混合体系中，利用乙二醇辅助聚乙烯醇调节铈前驱体的生长方向。一方面，乙二醇的粘度相较于水更大，可以加固铈前驱体与聚乙烯醇的结合，另一方面，聚乙烯醇的分散作用促使铈前驱体开裂，形成铈前驱体。在高温反应炉中按照一定的升温程序煅烧铈前驱体，得到花状氧化铈，纳米片的厚度为10-50 nm，花状结构的尺寸为1-5 μm，比表面积为80-120 m² g^-1。

本发明制备工艺流程简易，所需设备简单，所用原料无毒，制备成本低，所得花状氧化铈具有高比表面积，可以在光催化过程中快速吸附色素，加快甲基蓝、甲基橙、酸性橙等染料的光催化反应进程，具有良好的工业应用前景。

附图说明

图1是实施例1中最终产物的扫描电镜图；

图2是实施例1中最终产物的比表面积。

具体实施方式

本实施例是在发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1。

称取0.4 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，100 ℃油浴加热2 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液。称取0.1g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1: 1，得到草酸铵溶液。将上述得到的两种溶液分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.5 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应4 h，过滤沉淀物，60干燥24 h，得到铈前驱体，经500℃煅烧1h，得到花状结构氧化铈，纳米片的厚度20-50 nm，花状结构的尺寸为2-3 μm，比表面积为90 m²g^-1。

实施例2。

称取0.6 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，100 ℃油浴加热2 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液。称取0.3 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1:1，得到草酸铵溶液。将上述得到的两种溶液分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.1 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应4 h，过滤沉淀物，60℃干燥24 h，得到铈前驱体，经500℃煅烧2 h，得到花状结构氧化铈，纳米片的厚度20-40 nm，花状结构的尺寸为1-3 μm，比表面积为95 m²g^-1。

实施例3。

称取0.8 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，100℃油浴加热3 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液。称取0.5 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1: 1，得到草酸铵溶液。将上述得到的两种溶液分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.1 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应4 h，过滤沉淀物，60℃干燥24 h，得到铈前驱体，经500℃煅烧1-8 h，得到花状结构氧化铈，纳米片的厚度10-30 nm，花状结构的尺寸为1-2 μm，比表面积为100 m²g^-1。

实施例4。

称取1 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，140 ℃油浴加热3 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液。称取0.8 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1:2，得到草酸铵溶液。将上述得到的两种溶液分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.5 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应6 h，过滤沉淀物，100℃干燥2 h，得到铈前驱体，经600℃煅烧2 h，得到花状结构氧化铈，纳米片的厚度10-20 nm，花状结构的尺寸为1-2 μm，比表面积为110 m²g^-1。

实施例5。

称取1.2 g 聚乙烯醇固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水，140 ℃油浴加热4 h，使聚乙烯醇彻底溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液。称取0.5 g草酸铵固体，置于烧杯中，再加入50 mL去离子水和乙二醇，体积比1:2，得到草酸铵溶液。将上述得到的两种溶液分别缓慢加入到50 mL 浓度为0.2 mol/L的铈源溶液中，常温搅拌反应6 h，过滤沉淀物，100℃干燥2 h，得到铈前驱体，经600℃煅烧2 h，得到花状结构氧化铈，纳米片的厚度20-30 nm，花状结构的尺寸为1-3 μm，比表面积为105 m²g^-1。

一种乙二醇辅助聚乙烯醇制备花状氧化铈的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。