【2019年整理】二氧化铈的制备

1.4二氧化铈的制备

CeO2的合成方法有很多，如固相合成法、惰性气体冷凝法、燃烧法、微乳法，水热法、溶胶一凝胶法和沉淀法；喷雾反应法，微波法等．

水热法

样品制备：实验分别采用Ce(OH)，Ce(CH，COOH)为前驱体，主要以水热合成反应时间以及pH环境为主要控制因素，进行二氧化铈纳米颗粒的水热合成：

①以Ce(0H)为前驱体的合成路线，把Ce(NO)·6H O和H O 以一定的摩尔比混合，使ce，氧化为Ce4+，后加入过量氨水，经完全反应后得到黄色

ce(OH) 为沉淀，用此前驱体进行水热反应得到纳米二氧化铈；②以Ce(CH，COOH) 为前驱体的合成路线，直接配制Ce4+浓度为05 mol／L的Ce(CH，COOH)

溶液，以此作为前驱体进行水热反应合成二氧化铈。得到产物分别进行离心、干燥处理，得到最终产物。

结论：实验发现，延长反应时间并没有提高产物的性能，而产物经高温处理后，结晶度明显提高，晶粒尺寸也明显增大，但不足之处是热处理后明显加剧了晶粒的团聚。[4]付佳摘译自《J Mater Process Tec

微波法

样品制备：称取1．04 g NaOH溶于30 mL去离子水中配成NaOH溶液。另取2．02 g Ce(S0 )2·4H2O 溶解于40 mL去离子水中，向其中加入10 mL 0．6％(质量分数)的聚乙二醇。在磁力搅拌器作用下逐滴滴人NaOH溶液，析出二氧化铈水合物CeO ·2H O。将上述反应液3等分装入3个微波消解罐中，在微波的作用下使沉淀脱水并晶化，形成纳米颗粒CeO 。之后将其抽滤，分别用聚乙二醇、乙醇和去离子水进行洗涤，直到洗液无so 一为止。将洗净的沉淀置于微波炉里进一步晶化，再在120 oC的温度下干燥2 h，研磨，便可得到样品。

Ce(SO4)2．4H2O+4NaoH墼CeO2+2Na2SO4+6H2

结论：1)采用微波技术制备纳米CeO 颗粒，用聚乙二醇作分散剂和保护剂，是一种新型的制备方法，具有易于操作，环保，粒径小等特点。所制备的纳米CeO 颗粒的粒径为24，9 nm，在紫外区具有良好的吸光性能，特别对中长波紫外线有很强的吸光性，可见光区具有较好的透明性，可用于防晒化装品中，具有很好的应用前景。2)优化工艺条件为：NaOH与Ce(SO ) ·4H 0物质的量比为4．8：1；聚乙二醇的反应用量为8 mL，洗涤用量为7 mL；无水乙醇的洗涤用量为10 mL；微波恒压时间为6 min；微波压力为0．14 MPa；微波功率为232 w；超声波分散时间为10 min；微波干燥时间为10 min[5]胡震

室温固相合成法

样品制备：在室温下，称取摩尔比为1：3的Ce(NO3)3"6H2O(A．R)和NaOH (A．R)，置于玛瑙研钵中，一经研磨，立即有淡黄色产物和结晶水析出。反应体系很潮湿，淡黄色产物的表面在空气中迅速变成淡棕色，充分研磨10～15 min后，体系的颜色由局部淡黄色变成全部淡棕色，且比较干燥，无液态水存在。将反应后的混合物用去离子水充分洗涤3次，将产物在烘箱中于100℃干燥1 h，即得淡黄色的CeO2纳米晶(原始粉末)，将此CeO2纳米晶在不同温度焙烧，可以获得粒径更大的CeO2纳米晶。

结论：1)采用室温固相反应法制备了不同粒径的CeO纳米晶，均属于立方晶系，空间群为0 FM3M。

2)TEM分析表明，所合成的CeO 纳米品呈球形，随焙烧温度的升高，粒径增大。

3)热分析表明，原始CeO2纳米晶的热失重主要受温度的影响，而焙烧时问的影响较小。

4)相对密度分析表明，随CeO2晶粒度的增火，粉末的密度略有增加。[6]盖广清，董相廷2，王进贤2，李天乐，徐淑芝。

反相单微乳法

样品制备：先将OP一10／正丁醇／环己烷按照一定配比搅拌混合，保持温度为25 c，将一定量0．5 moWL的Ce(NO ) 溶液缓慢滴加到微乳液中，混合均匀，溶液成透明状。然后边搅拌边滴加氨水，滴加速度为3～4~／min，可观察到微乳液由微土黄色缓慢变成淡紫色，最后成为亮黄色。当体系pH=10时滴加完毕，继续搅拌3 h。陈化12 h，用丙酮破乳，抽滤。沉淀经水洗至中性后，用无水乙醇洗涤3次，然后在80℃真空干燥6 h、400℃焙烧2 h得样品。

结论：利用反相微乳液法，通过单微乳型，制备出了分散性好的纳米CeO：球形粒子，粒径约为4 nm。体系环己烷用量、含水量以及反应温度对纳米CeO：颗粒的合成影响显著。环己烷用量主要影响产物的分散性，而含水量和反应温度主要影响产物的形貌和粒径大小。通过对环己烷用量、含水量以及反应温度等因素进行调控，可合成分散性好、形貌可控且大小均一的纳米CeO，。A一1120对纳米微粒表面的偶联修饰作用，使得CeO，的表面形成了一层有机保护膜，抑制颗粒团聚的同时也增强了颗粒在有机溶液里的分散性。uV—VIS光谱分析表明，样品在200～400 nm的紫外区有着良好的紫外吸收性能，表

明纳米级CeO，是性能优良的紫外吸收材料。[7]范方强，余林，孙明，刁贵强，缪飞

溶胶一凝胶法

我们采用溶胶一凝胶法制备纳米CeO ，因为溶胶一凝胶法与其它方法相比有无法比拟的优点，如操作温度低、过程易控制、纳米颗粒高度均匀、制备过程中引入的杂质少等．纳米CeO。

样品制备：样品的制备按照1：1．2的化学计量比称取一定量的硝酸铈(A．R)和柠檬酸(A．R)，用蒸馏水溶解柠檬酸得淡黄色溶液，调节溶液为pH 3，然后把硝酸铈加入此溶液中，待其完全溶解，置于70℃温度的水浴槽中，搅拌蒸发，形成溶胶，恒温脱水成半干燥凝胶，再置于烘箱中80℃温度下烘干，研磨，最后取等量的粉末分别放人马福炉中在温度为300℃、400℃、500 oC、600℃和700℃下焙烧3 h，制得不同CeO 样品粉末．

结论：利用溶胶-凝胶法制备了二氧化铈微粉，在不同焙烧温度下制得颗粒大小不同的微粉。焙烧温度升高颗粒大小随之变大，而颗粒大小增大，粒子对可见光的吸收能力减弱，其折射，散射光增多的缘故，使得样品颜色逐渐变浅。[8]李泽彬，殷春浩，赵强

沉淀法制备介孔二氧化铈

样品制备：在62．5 mL0．2 mol／L Ce(SO4)2·4H20溶液中，按照化学计量比逐滴加入相应量二乙烯三胺，强烈搅拌使之分散均匀，随后将烧杯转入水浴锅，

加热至8O cI=后，逐滴加入8 mL质量分数为25％的氨水，继续恒温搅拌一段时间，取出自然冷却，静置陈化l2 h，抽滤，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，空气中自然干燥，得到黄色介孔CeO 粉末

结论：采用化学沉淀法，以硫酸高铈和二乙烯三胺为原料，通过控制反应条件，在硫酸高铈与二乙烯三胺的摩尔比为1：2，反应温度为80℃，陈化时间为l2

h的条件下，制得了比表面积为157 m ／g的介孔CeO：，实验表明：该合成方法原料易得，操作简单，且所得CeO：的孔径分布较为狭窄，主要集中在3～5 nm，最可几分布为3．7 Ilm．[9]化学工沉淀法

样品制备：将Ce(NO3)3·6H20溶解在去离子水中，配成0．2mol／L的Ce(NO3)3溶液250mL。在上述溶液中滴加10mL H202，然后再加入一定量的聚乙二醇(PEG一2000)，将上面所得的溶液滴加到10％的氨水中(反向法)，边滴加边搅拌，直至形成稳定均匀的溶液后用电动搅拌12h，置于冰箱内陈化12h。沉淀用去离子水多次洗涤，干燥后，再加入10倍于溶胶的正丁醇，充分搅拌，在蒸馏烧瓶中进行蒸馏，当达到水一正丁醇的共沸点(约为89％)时，胶体中残留水分将以共沸物的形式带出，直至蒸干得到疏松的前驱体，前驱体分别在400~C、600℃、800％焙烧处理3h，得到淡黄色CeOa粉末。为比较，用正向法(将沉淀剂10％的氨水加入金属