一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。本发明专利技术中的改性玉米淀粉具有良好的水溶性，溶于水后溶液悬浮性和稳定性好，这种悬浮稳定性为纳米磷酸铈生成提供空间载体，通过改性玉米淀粉分子量链之间氢键作用形成网格结构，可控制磷酸铈颗粒尺度均一性；通过调控改性玉米淀粉浓度控制磷酸铈不同比表面积值；通过后期高温烧结、洗涤可除去改性玉米淀粉，最终获得高纯度磷酸铈纳米粒子，其纳米颗粒均匀、比表面积高等特性，可应用于电极材料、吸附材料、发光材料、高分子纳米填料等材料中。材料中。材料中。

【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法


[0001]本专利技术属于稀土材料制备
，具体涉及一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。

技术介绍

[0002]稀土元素由于具有4f电子特性，使其元素及其化合物具有许多特殊的物理化学性质。稀土磷酸铈是一种稀土化合物，因此，其具有导电、荧光、催化等性能，可用作到介孔材料、导电材料、发光材料、催化材料、湿敏传感器、隔热材料等；如果将其制成纳米尺度，则可用作吸附材料，安装于电极上，对小分子化合物起到氧化还原作用，通过电化学信号检测出小分子化合物的微小含量，其具有灵敏度高，测试稳定等特性。
[0003]稀土磷酸铈粒径越小，比表面积越大，氧化还原能力强，越有利于制作高灵敏度检测材料。CN 101704543 A公开了一种磷酸铈纳米线的制备方法，包括：配置Ce
3+
盐溶液于PO
43
‑
盐溶液的混合液，调节混合液pH值至0.8～1.5，搅拌混合液0.3～1.5h，于常压下将混合液在90～95℃水浴中陈华2h以上，即得六方形磷酸铈纳米线，其最优纳米尺寸为平均直径26nm，平均长度460nm。CN 101935026 A公开了一种水热合成磷酸铈纳米球的方法，包括：控制Ce
3+
与多聚磷酸的摩尔比为1：1～10，将0.1～0.8mol/L的铈盐水溶液与0.1～0.6mol/L的多聚磷酸水溶液混合，加入0.1～5％(质量分数)的分散剂，在加热和强力搅拌条件下，使混合溶液变为澄清；置入反应釜内进行水热反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，洗涤、干燥、煅烧热处理，便得到直径几百纳米的磷酸铈微纳米球。文献《介孔磷酸铈催化剂的合成、表征及丙烷氧化脱氢探索》报道了利用表面活性剂F172为模板，通过水热法合成出比表面为152.5m2/g的纳米磷酸铈。以上方法仍然较为复杂，成本仍然较高，很难进行工业应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将改性玉米淀粉与去离子水混合，加热搅拌溶解，冷却至室温后过滤，获得改性玉米淀粉溶液；
[0008](2)将磷酸盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得磷酸盐溶液；
[0009](3)将可溶性铈盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得铈盐溶液；
[0010](4)室温下，边搅拌，边将上述磷酸盐溶液缓慢滴加到上述改性玉米淀粉溶液中，滴加完毕后继续搅拌3
‑
5h，并用磷酸溶液调剂pH至4
‑
6；
[0011](5)室温下，边搅拌，边将上述铈盐溶液于50
‑
80min滴加到步骤(4)所得的物料中，滴加完毕后，继续搅拌反应5
‑
8h；
[0012](6)将步骤(5)所得的物料进行水热反应，该水热反应的条件为：115
‑
125℃，3
‑
5h；145
‑
155℃，5
‑
7h；195
‑
205℃，7
‑
9h；
[0013](7)将步骤(6)所得的物料过滤后，用去离子水和无水乙醇洗涤，再进行干燥，获得产物粉体；
[0014](8)将上述反应粉体进行烧结，获得所述高比表面积纳米磷酸铈材料。
[0015]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述改性玉米淀粉为预糊化玉米淀粉或氧化玉米淀粉。本领域公知：预糊化玉米淀粉是一种原玉米淀粉深加工的变性玉米淀粉，通过挤压加热膨胀，然后进行粉碎，筛分加工而成；氧化玉米淀粉，是玉米淀粉在酸、碱、中性介质中与氧化剂作用，使玉米淀粉氧化而得到的一种变性玉米淀粉。
[0016]进一步优选的，所述改性玉米淀粉中，有效的改性玉米淀粉的含量≥99％，灰分≤0.3％，1
‑
5％水溶液的pH值为5～8，蛋白质含量≤2％，直链淀粉含量≤10％，分子量为30000～60000。
[0017]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少一种。
[0018]进一步优选的，所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的一种或两种。
[0019]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述可溶性铈盐包括七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的至少一种。
[0020]进一步优选的，所述可溶性铈盐为七水氯化铈、无水氯化铈、六水硝酸铈和无水硝酸铈中的一种或两种。
[0021]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述改性玉米淀粉、磷酸盐和可溶性铈盐的质量比为1.8
‑
4.2:4.9
‑
7.0:9.8
‑
17.5。
[0022]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述水热反应的条件为：120℃，4h；150℃，6h；200℃，8h。
[0023]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述烧结的温度为500
‑
700℃，时间为3
‑
5h。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术中的改性玉米淀粉具有良好的水溶性，溶于水后溶液悬浮性和稳定性好，这种悬浮稳定性为纳米磷酸铈生成提供空间载体，通过改性玉米淀粉分子量链之间氢键作用形成网格结构，可控制磷酸铈颗粒尺度均一性；通过调控改性玉米淀粉浓度控制磷酸铈不同比表面积值；通过后期高温烧结、洗涤可除去改性玉米淀粉，最终获得高纯度磷酸铈纳米粒子，其纳米颗粒均匀、比表面积高等特性，可应用于电极材料、吸附材料、发光材料、高分子纳米填料等材料中。
[0025]2、本专利技术的工艺简单，条件可控，成本低。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例4获得的高比表面积纳米磷酸铈材料的SEM照片。
[0027]图2为本专利技术对比例1获得的对比纳米磷酸铈材料的SEM照片。
具体实施方式
[0028]以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0029]实施例1
[0030](1)预糊化玉米淀粉溶液的制备：将1.8g预糊化玉米淀粉加入到100mL去离子水中，于45℃下加热搅拌16h，待完全溶解后，室温下冷却，过滤，备用。
[0031](2)磷酸氢钠溶液的制备：在搅拌条件下，将5.64g磷酸氢钠加入到50mL去离子水中，室温搅拌18min，过滤，备用。
[0032](3)无水硝酸铈溶液的制备：在搅拌条件下，将13.04g无水硝酸铈加入到50mL去离子水中，室温搅拌26min，过滤，备用。
[0033](4)在室温和搅拌条件下，将磷酸氢钠溶液缓慢滴加到预糊化玉米淀粉溶液中，滴加完成后继续搅拌3.5h，并用10％浓度的稀磷酸调节溶液pH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比表面积纳米磷酸铈材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将改性玉米淀粉与去离子水混合，加热搅拌溶解，冷却至室温后过滤，获得改性玉米淀粉溶液；(2)将磷酸盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得磷酸盐溶液；(3)将可溶性铈盐与去离子水混合，室温搅拌溶解后过滤，获得铈盐溶液；(4)室温下，边搅拌，边将上述磷酸盐溶液缓慢滴加到上述改性玉米淀粉溶液中，滴加完毕后继续搅拌3
‑
5h，并用磷酸溶液调剂pH至4
‑
6；(5)室温下，边搅拌，边将上述铈盐溶液于50
‑
80min滴加到步骤(4)所得的物料中，滴加完毕后，继续搅拌反应5
‑
8h；(6)将步骤(5)所得的物料进行水热反应，该水热反应的条件为：115
‑
125℃，3
‑
5h；145
‑
155℃，5
‑
7h；195
‑
205℃，7
‑
9h；(7)将步骤(6)所得的物料过滤后，用去离子水和无水乙醇洗涤，再进行干燥，获得产物粉体；(8)将上述反应粉体进行烧结，获得所述高比表面积纳米磷酸铈材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性玉米淀粉为预糊化玉米淀粉或氧化玉米淀粉。3.如权利要求2所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜龙，宋立军，王辛坤，林凤龙，吴银财，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：