一种微纳结构CeCO3OH的制备工艺
阅读说明：本技术 一种微纳结构CeCO3OH的制备工艺 (A kind of micro-nano structure CeCO3The preparation process of OH ) 是由 兰苑培 李军旗 陈朝轶 夏雪雯 毛锡嵩 顾小英 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微纳结构CeCO_3OH的制备工艺,是以铈盐作为前驱体,通过水热法合成制备杏仁型或中空球形结构的CeCO_3OH超细粉体材料。本发明具有CeCO_3OH形貌可调,尺寸均匀,分散性好,制备工艺简单的特点。(The invention discloses a kind of micro-nano structure CeCO 3 The preparation process of OH is that the CeCO of almond type or hollow sphere structure is synthetically prepared by hydro-thermal method using cerium salt as presoma 3 OH superfine powdery material.The present invention has CeCO 3 OH pattern is adjustable, of uniform size, good dispersion, the simple feature of preparation process.)
技术领域
本发明涉及一种CeCO3OH的制备工艺，特别是一种微纳结构CeCO3OH的制备工艺。
背景技术
铈元素是地壳中储量最多的稀土元素，铈元素的化合具有较好的功能化应用途径。碳酸铈氢氧化物(CeCO3OH)是一种重要的功能材料，它不仅提供了与其不同结构和形貌相关的独特光学性质并且具有新颖的电子性质和化学性质，且CeCO3OH微观结构表现优异的电化学可逆性，这是许多应用(如锂离子电池)的重要特征。特别的是CeCO3OH不同的结构和形貌有着不同的性能可用于不同的应用，且不同形貌的CeCO3OH可通过简单的热分解保持形貌不变的情况下制备CeO2，如果可以实现纳米CeCO3OH晶体结构和形貌的控制合成，就可能出现更多的应用和新的功能材料。
近年来，采用不同的方法合成了不同形貌的纳米CeCO3OH，如自组装，超声化学，水热和微波辅助水热法。在所有制备方法中，水热法因其合成温度低，高粉末反应性和多样化形貌控制的优点被认为是一种有效且经济的制备方法。在水热系统中，大多数关于纳米CeCO3OH晶体合成的报道是使用 CO(NH2)2碱和碳源，并添加表面活性剂或模板以调节CeCO3OH颗粒的成核和晶体生长来制备的。这使得过程复杂，原材料成本更高。
目前国内外文献中报道制备CeCO3OH的形貌主要有针状、棒状、三角形状等，而杏仁状和球形CeCO3OH的制备还未见报道，而形貌对CeCO3OH，以及对分解得到的CeO2的性能均有重要的影响。
另外，我国是稀土大国，大量的稀土资源在开采、提炼后出口到发到国家，在被加工成为高附加值稀土产品。稀土资源作为重要的资源，开发高附加值稀土产品的制备工艺和产品对目前我国至关重要。而CeCO3OH作为一种重要的具有潜力的稀土产品，高品质CeCO3OH的制备工艺研究对我国稀土行业的全方位技术开发和储备也具有重要意义。
因此，本发明开发了一种微纳结构CeCO3OH的制备和调控的工艺，所制备的CeCO3OH形貌、尺寸均匀，分散性能好，制备工艺简单具有较好的工业应用前景。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种微纳结构CeCO3OH的制备工艺。本发明具有CeCO3OH形貌可调，尺寸均匀，分散性好，制备工艺简单的特点。
本发明的技术方案：一种微纳结构CeCO3OH的制备工艺，是以铈盐作为前驱体，通过水热法合成制备杏仁型或中空球形结构的CeCO3OH超细粉体材料。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将铈盐溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续搅拌浆液 0.1-1h，得C品；
4)将C品放入高压反应釜密封，并加压加热处理，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物干燥后即得CeCO3OH 超细粉体材料。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤1)所述铈盐为Ce(NO3)3·6H2O 或CeCl3·7H2O。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤2)所述碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.1-0.5。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤3)所述A品和B品混合时， A品中铈盐与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.1-1:3。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤3)所述白色乳状浆液采用磁力搅拌。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤4)所述加热加压处理时，压力为0.5-3MPa、温度为80-180℃、处理时间12-48h。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤5)所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，步骤5)所述干燥采用真空干燥，干燥温度为30-40℃，时间为10-15h。
前述的微纳结构CeCO3OH的制备工艺，所述CeCO3OH超细粉体材料的平均尺寸为0.2-1.5μm。
本发明的有益效果
1、本发明通过同一套工艺，在调控不同的工艺参数的基础上即可实现 CeCO3OH形貌的调节，制备出杏仁型或中空球形结构的CeCO3OH超细粉体材料，扩展了CeCO3OH超细粉体材料形貌结构类型，焙烧后形貌保持不变，填补了杏仁状、中空球形CeCO3OH微纳结构制备的技术空白，对我国稀土材料开发和高附加值稀土产品开发均具有重要意义；
2、本发明制得的CeCO3OH超细粉体材料尺寸均匀，在0.2-1.5μm之间，分散性能佳；
3、本发明采用水热法技术，方法简单，操作方便，具有大批量生产的特点和优势。
附图说明
附图1为本发明制得的杏仁状的CeCO3OH超细粉体材料的SEM图；
附图2为本发明制得的杏仁状的CeCO3OH超细粉体材料的XRD图；
附图3为本发明制得的中空球形的CeCO3OH超细粉体材料的SEM图；
附图4为本发明制得的中空球形的CeCO3OH超细粉体材料的XRD图。
从图1和图3可以看出，本发明制得的杏仁状和中空球形的CeCO3OH超细粉体材料的形状和尺寸均较为均匀，分散性较好。而通过图2和图4可以看出其对应的晶相。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将Ce(NO3)3·6H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.3)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中Ce(NO3)3·6H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.3:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液0.5h，得C品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在2MPa、130℃下处理30h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在35℃真空干燥12h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为杏仁状。
实施例2：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将Ce(NO3)3·6H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.1)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中Ce(NO3)3·6H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.1:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液0.1h，得C品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在0.5MPa、80℃下处理12h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在30℃真空干燥10h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为杏仁状。
实施例3：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将CeCl3·7H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.5)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中CeCl3·7H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.5:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液1h，得C 品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在3MPa、180℃下处理48h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在40℃真空干燥15h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为杏仁状。
实施例4：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将Ce(NO3)3·6H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.3)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中Ce(NO3)3·6H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.9:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液0.5h，得C品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在2MPa、130℃下处理30h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在35℃真空干燥12h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为中空球形。
实施例5：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将Ce(NO3)3·6H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.1)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中Ce(NO3)3·6H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为0.8:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液0.1h，得C品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在0.5MPa、80℃下处理12h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在30℃真空干燥10h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为中空球形。
实施例6：微纳结构CeCO3OH的制备工艺，具体步骤如下：
1)将CeCl3·7H2O溶于蒸馏水，搅拌至形成透明溶液，得A品；
2)将碳酸氢铵溶于蒸馏水，并加入无水乙醇(碳酸氢铵与无水乙醇的摩尔比为3:0.5)，搅拌至形成透明溶液，得B品；
3)将A品和B品混合(A品中CeCl3·7H2O与B品中碳酸氢铵的摩尔比为1:3)，搅拌至形成白色乳状浆液，然后继续磁力搅拌搅拌浆液1h，得C 品；
4)将C品放入高压反应釜密封，在3MPa、180℃下处理48h，处理结束后自然冷却至室温，得D品；
5)将D品用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤后过滤，得白色沉淀物，将白色沉淀物在40℃真空干燥15h，即得CeCO3OH超细粉体材料。
本实施例制得的CeCO3OH超细粉体材料的形貌为中空球形。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。