一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法，在一定溫度水浴加熱及攪拌條件下，使P123和F127完全溶解在乙醇水溶液中，形成溶液A；將一定量Ce(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O(Fe(NO3)3·9H2O與Ce(NO3)3·6H2O質(zhì)量比分別為0，5%，15%，25%)溶解在去離子水中，形成溶液B；然后將溶液B滴加至溶液A中，邊加邊攪拌至溶液混合均勻，再加入濃氨水至溶液為堿性，獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加一定量的H2O2，使溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌使紅棕色沉淀均勻懸浮于溶液中，然后轉(zhuǎn)移此混合溶液至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)一定時(shí)間后，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌、烘干獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用有機(jī)溶劑萃取，經(jīng)過濾、烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物。
【專利說明】一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鈰由于在紫外及近可見光區(qū)域具有較強(qiáng)的吸收，因此在光催化降解有機(jī)物方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。眾所周知，紫外光只占可見光的5%左右，所以氧化鈰對可見光利用率較低。為了拓寬光響應(yīng)范圍，通常利用光敏化、增加比表面積、摻雜等方式提高氧化鈰對可見光的吸收，從而提高其光催化效率。
[0003]光敏化作用是通過使用具有光學(xué)活性的有機(jī)物為敏化劑(一般為有機(jī)染料)，吸附在催化劑表面；利用可見光激發(fā)敏化劑，形成激發(fā)態(tài)；當(dāng)激發(fā)態(tài)電勢高于催化劑導(dǎo)帶時(shí)，光電子就會(huì)從敏化劑注入催化劑導(dǎo)帶中；最后導(dǎo)帶中的光電子會(huì)轉(zhuǎn)移至催化劑表面的敏化齊U，從而還原敏化劑，實(shí)現(xiàn)降解。據(jù)以上分析可知，在光敏化過程中，敏化劑在催化劑表面的吸附起關(guān)鍵作用，而催化劑表面羥基可通過氫鍵、范德華力、靜電引力等方式與敏化劑作用，提高吸附量。因此，催化劑表面羥基含量對敏化效率起關(guān)鍵作用。在現(xiàn)有中國專利文獻(xiàn)公開的制備方法中，大多數(shù)氧化鈰是通過高溫煅燒而獲得，因此，表面羥基基本被破壞。相關(guān)專利如下:
CN101683999 “納米二氧化鈰制備方法”中，公開了一種通過300 V以上煅燒獲得納米氧化鈰的制備方法。
[0004]通常采用形成多孔，特別是形成介孔方式，提高催化劑比表面積。在催化劑中形成介孔后，孔徑增加5nm)，有利于有機(jī)物分子在催化劑中傳輸，提高反應(yīng)速率；而提高比表面積后，不但有利于有機(jī)物吸附，同時(shí)還可對光進(jìn)行反復(fù)吸收，提高光吸收強(qiáng)度，從而提高光催化效率。在現(xiàn)有公開的專利文獻(xiàn)中，通常利用表面活性劑為模板劑，通過高溫煅燒去除模板劑，從而獲得介孔氧化鈰材料的報(bào)道較多。相關(guān)專利如下:
CN1837053 “一種制備介孔二氧化鈰的方法”中，公開了一種以可溶性鈰鹽為鈰源，力口入表面活性劑反應(yīng)形成前驅(qū)物，經(jīng)過濾、洗滌、烘干、煅燒等步驟后，獲得介孔氧化鈰的制備方法。
[0005]采用適當(dāng)?shù)慕饘傺趸飳ρ趸嫇诫s形成摻雜能級，可提高氧化鈰對可見光的吸收。若同時(shí)在氧化鈰中進(jìn)行摻雜及形成介孔，則可極大程度地提高可見光的吸收強(qiáng)度，從而提高催化降解效率。在目前公開的專利中，報(bào)道摻雜介孔氧化鈰的不多，主要集中在鈰鋯介孔氧化物的制備上，相關(guān)專利如下:
CN102309960A “一種具有高度有序介孔孔道的Ce02_Zr02材料的制備方法”中，公開了一種具有高度介孔孔道Ce02-Zr02材料的制備方法。
[0006]在現(xiàn)有專利文獻(xiàn)中，所公開的摻雜介孔氧化鈰主要為鋯、鑭，且涉及光催化降解有機(jī)物的報(bào)道極少。此外，這些介孔材料通常采用高溫煅燒獲得，表面羥基基本損失，不利于有機(jī)物在催化劑表面上吸附。最近，有文獻(xiàn)證明，當(dāng)用鐵對氧化鈰進(jìn)行摻雜時(shí)，可提高氧化鈰利用可見光催化降解有機(jī)物的效率(w.Cai，F(xiàn).Chen, X.Shen, L.Chen, J.Zhang, Enhanced catalytic degradation of A07 in the Ce02_H202 systemwith Fe3.doping, Applied Catalysis B: Environmental，2010，101: 160-168; D.Channeia，B.1nceesungvorn, N.Wetchakun, S.Phanichphant, A.Nakaruk, P.Koshy,C.C.Sorrell, Photocatalytic activity under visible light of Fe—doped Ce02nanoparticles synthesized by flame spray pyrolysis, Ceramics International，2013，39，3129-3134)。雖然這些文獻(xiàn)通過鐵摻雜形成摻雜能級后，降低了電子躍迀能壘，提高了可見光的利用率；然而，該合成需在高溫下進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)物表面羥基流失；此夕卜，所合成產(chǎn)品孔隙率極低，不利于有機(jī)物吸附及傳輸。本專利報(bào)道了以Ce(N03)3.6H20、Fe(N03)3*9H20為前驅(qū)體，采用溫和水熱法制備預(yù)產(chǎn)物，再經(jīng)有機(jī)溶劑(如乙醇)萃取模板劑，獲得表面羥基含量較高的鐵摻雜介孔氧化鈰材料。該材料由于表面羥基含量高，易吸附有機(jī)污染物(如在中性介質(zhì)中，羥基就可通過靜電引力與羅丹明B染料結(jié)合)；同時(shí)通過形成摻雜能級(利用鐵摻雜)及介孔，可極大程度地提高氧化鈰對可見光的吸收，高效產(chǎn)生及分離光生電子及空穴，使之與表面相關(guān)物質(zhì)結(jié)合形成活性物種(如0
T、.H0)，從而對有機(jī)污染物進(jìn)行徹底的催化降解。到目前為止，還未有專利及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)
道利用溫和水熱法制備鐵摻雜介孔氧化鈰及研究它們的光催化降解相關(guān)有機(jī)物的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種對有機(jī)物(以羅丹明B為探針分子)具有高效光催化降解效率的鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法。
[0008]為解決該技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法，包括以下步驟:
1)在30-50°C水浴中，通過磁力攪拌方式使2-5 g三嵌段聚合物P123和F127混合物完全溶解在20-40 ml乙醇和10-20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;
2)將1.5-3.0 g Ce (N03) 3.6H20 和一定量的 Fe (N03) 3.9H20 (Fe (N03) 3.9H20 與Ce (N03) 3.6Η20質(zhì)量比分別為0，5%，15%，25%)溶解在10-20 ml的去離子水中，形成溶液B ；
3)將溶液B滴加至溶液A中(2秒一滴)，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8-10,獲得紅色絮狀沉淀；
4)在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30%H202 5-15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至紅棕色沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90-110 1:水熱反應(yīng)20-30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌、40-70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；
5)預(yù)產(chǎn)物用有機(jī)溶劑(乙醇與丙酮混合物)萃取，經(jīng)過濾、40-701:烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物。
[0009]在上述制備過程中，P123、F127是按一定比例(P123與F127的摩爾比為4:1-1:1)加入乙醇水溶液中，且完全溶解形成透明溶液。
[0010]在上述制備過程中，分別用Ce(N03)3.6H20和Fe(N03)3.9H20為鈰源和鐵源，鈰與鐵有嚴(yán)格比例關(guān)系，F(xiàn)e (N03) 3.9H20與Ce (N03) 3.6H20質(zhì)量比分別為0，5%，15%，25%。
[0011]在上述制備過程中，是將Ce (N03) 3 * 6H20和Fe (N03) 3.9H20的混合溶液滴加至P123、F127的乙醇溶液中，且滴加速率是嚴(yán)格控制的，即每2秒一滴。[0012]在上述制備過程中，是利用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至8-10，使溶液呈紅色。
[0013]在上述制備過程中，是在pH=8_10的堿性條件下，用30%的H202氧化Ce3+為Ce4+，使溶液呈紅棕色。
[0014]在上述制備過程中，反應(yīng)是在溫和的水熱條件(90-110 V )下進(jìn)行，且反應(yīng)時(shí)間在20h-30 h之間。
[0015]步驟5)中是通過有機(jī)溶劑萃取除去模板劑，獲得介孔材料，同時(shí)保留介孔表面羥基；有機(jī)溶劑為乙醇與丙酮混合物，且乙醇與丙酮的體積比在10:1與5:1之間。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果:在本發(fā)明中，通過水浴加熱和磁力攪拌方式使P123和F127混合物完全溶解在乙醇水溶液中，然后加入含Ce3+和Fe3+的溶液，攪拌使Ce3+和Fe3+均勻分布于P123、F127的乙醇水溶液中，再加入濃氨水使Ce3+和Fe3+形成氫氧化物；由于P123、F127中富含羥基，故它能與形成的氫氧化物通過氫鍵或縮聚反應(yīng)相結(jié)合，形成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合物；最后在堿性介質(zhì)中，加入H202使Ce3+氧化為Ce4+。在本發(fā)明中，90-110 1:水熱反應(yīng)20-30 h的目的是使相應(yīng)氫氧化物轉(zhuǎn)化為氧化物并使相應(yīng)氧化物晶體生長完善；有機(jī)溶劑萃取P123、F127的主要目的是在除去模板劑的同時(shí)還保留大量羥基于介孔表面，使其在吸附有機(jī)物上發(fā)揮重要作用，從而提高光催化降解效率。在本發(fā)明中，水熱反應(yīng)條件溫和(90-110 °C )，反應(yīng)時(shí)間較短(20-30 h)，且有機(jī)溶劑萃取可獲得結(jié)構(gòu)完好的鐵摻雜介孔氧化鈰固溶體，從XRD(附圖1)可知產(chǎn)物為螢石結(jié)構(gòu)(因?yàn)榫?111)、(200)、(220)及(311)與螢石結(jié)構(gòu)相對應(yīng))。由于表面保留大量羥基及具有大孔徑和較高的比表面積(相關(guān)性能件附表1)，本發(fā)明中所制備的鐵摻雜介孔氧化鈰對可見光具有較大的吸收強(qiáng)度(具體見附圖2)，因而在微弱的可見光下對有機(jī)物(羅丹明B)具有高效的催化降解效率(具體見附圖3)。
[0017]綜上所述，本發(fā)明所制備的鐵摻雜介孔氧化鈰具有光吸收(特別是可見光吸收)強(qiáng)度大、利用微弱可見光能高效降解羅丹明B的優(yōu)點(diǎn)，所以在光催化降解有機(jī)污染物方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1介孔Ce02及不同鐵摻雜介孔Ce02的XRD圖；
圖2介孔Ce02及不同鐵摻雜介孔Ce02的紫外-可見光吸收圖；
圖3在微弱可見光照射下，介孔Ce02及不同鐵摻雜介孔Ce02對羅丹明B的催化降解圖(羅丹明濃度為40 mg/1，溶液體積為40 ml，催化劑質(zhì)量為25 mg，光照時(shí)間為6 h)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的制備方法作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例1
在30 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使2 g P123和F127混合物完全溶解在20 ml乙醇和10 ml蒸餾水中，形成溶液A ;將1.5 g Ce(N03)3.6Η20溶解在10 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8，獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30%H202 5 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90 1:水熱反應(yīng)20 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用50 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取2次(萃取時(shí)間為20 h，萃取溫度為70°C)，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 1:烘干后獲得介孔氧化鈰產(chǎn)物。
[0021]實(shí)施例2
在50 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使5 g P123和F127混合物完全溶解在40 ml乙醇和20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;將3.0 g Ce (N03) 3.6H20溶解在20 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后再加入28%的濃氨水至溶液pH值為10，獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，110 1:水熱反應(yīng)30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用80 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取3次(萃取時(shí)間為28 h，萃取溫度為100°C)，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 1:烘干后獲得介孔氧化鈰產(chǎn)物。
[0022]實(shí)施例3
在30 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使2 g P123和F127混合物完全溶解在20 ml乙醇和 10 ml 蒸餾水中，形成溶液 A ;將 1.5 g Ce (N03) 3.6H20 和 0.075 g Fe (N03) 3.9H20 溶解在10 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8,獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 5 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90 1:水熱反應(yīng)20 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用50 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取2次(萃取時(shí)間為20 h，萃取溫度為70°C )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 5%_Ce_Fe_0)。
[0023]實(shí)施例4
在50 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使5 g P123和F127混合物完全溶解在40 ml乙醇和20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;將3.0 g Ce (N03) 3.6H20和0.15 g Fe (N03) 3.9H20溶解在20 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后再加入28%的濃氨水至溶液pH值為10，獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，110 1:水熱反應(yīng)30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用80 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取3次(萃取時(shí)間為28 h，萃取溫度為100°C )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 5%-Ce-Fe-0)。
[0024]實(shí)施例5
在30 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使2 g P123和F127混合物完全溶解在20 ml乙醇和 10 ml 蒸餾水中，形成溶液 A ;將 1.5 g Ce (N03) 3.6H20 和 0.225g Fe (N03) 3.9H20 溶解在10 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8,獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 5 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90 1:水熱反應(yīng)20 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用50 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取2次(萃取時(shí)間為20 h，萃取溫度為70 °C )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 15%_Ce_Fe_0)。
[0025]實(shí)施例6
在50 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使5 g P123和F127混合物完全溶解在40 ml乙醇和20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;將3.0 g Ce (N03) 3.6H20和0.45 g Fe (N03) 3.9H20溶解在20 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后再加入28%的濃氨水至溶液pH值為10，獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，110 1:水熱反應(yīng)30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用80 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取3次(萃取時(shí)間為28 h，萃取溫度為100°C )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 15%-Ce-Fe-0)。
[0026]實(shí)施例7
在30 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使2 g P123和F127混合物完全溶解在20 ml乙醇和 10 ml 蒸餾水中，形成溶液 A ;將 1.5 g Ce (N03) 3.6H20 和 0.375 g Fe (N03) 3.9H20 溶解在10 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8,獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 5 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90 1:水熱反應(yīng)20 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用50 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取2次(萃取時(shí)間為20 h，萃取溫度為70 °C )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌2次)、40 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 25%-Ce-Fe-0)。
[0027]實(shí)施例8
在50 °C水浴中，通過磁力攪拌方式使5 g P123和F127混合物完全溶解在40 ml乙醇和20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;將3.0 g Ce (N03) 3.6H20和0.75 g Fe (N03) 3.9H20溶解在20 ml的去離子水中，形成溶液B ;將溶液B滴加至溶液A，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后再加入28%的濃氨水至溶液pH值為10,獲得紅色絮狀沉淀；在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30% H202 15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合物轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，110 1:水熱反應(yīng)30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；預(yù)產(chǎn)物用80 ml有機(jī)溶劑(如乙醇、丙酮)萃取3次(萃取時(shí)間為28 h，萃取溫度為100 V )，經(jīng)過濾(用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次)、70 °C烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鈰產(chǎn)物(產(chǎn)物記為 25%-Ce-Fe-O)。
[0028]表1介孔Ce02及不同鐵摻雜介孔Ce02的結(jié)構(gòu)'生能表_
【權(quán)利要求】
1.一種鐵摻雜介孔氧化鈰的制備方法，其特征在于包括如下步驟:1)在30-50°C水浴中，通過磁力攪拌方式使2-5 g三嵌段聚合物P123和F127混合物完全溶解在20-40 ml乙醇和10-20 ml蒸餾水中，形成溶液A ;2)將1.5-3.0 g Ce (N03) 3.6H20 和一定量的 Fe (N03) 3.9H20 (Fe (N03) 3.9H20 與Ce (N03) 3.6H20質(zhì)量比分別為0，5%，15%，25%)溶解在10-20 ml的去離子水中，形成溶液B ；3)將溶液B滴加至溶液A中(2秒一滴)，邊加邊攪拌，加完后繼續(xù)攪拌至溶液混合均勻，然后加入28%的濃氨水至溶液pH值為8-10,獲得紅色絮狀沉淀；4)在紅色絮狀沉淀中，邊攪拌邊滴加30%H202 5-15 ml，此時(shí)溶液變紅棕色，繼續(xù)攪拌至紅棕色沉淀均勻懸浮于溶液中，再把此混合溶液轉(zhuǎn)移至帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，90-110 1:水熱反應(yīng)20-30 h，經(jīng)過濾、水洗、乙醇洗滌、40-70 °C烘干后獲得預(yù)產(chǎn)物；5)預(yù)產(chǎn)物用有機(jī)溶劑(乙醇與丙酮混合物)萃取，經(jīng)過濾、40-701:烘干后獲得鐵摻雜介孔氧化鋪產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，P123、F127是按一定比例(P123與F127的摩爾比為4:1-1:1)加入乙醇水溶液中，且完全溶解形成透明溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，分別用Ce (Ν03)3.6Η20和Fe (Ν03)3.9Η20為鈰源和鐵源，鈰與鐵有嚴(yán)格比例關(guān)系，如當(dāng)Fe (Ν03)3.9Η20與 Ce (N03) 3.6H20 質(zhì)量比為 15%, Ce (N03) 3.6H20 為 1.5 g 時(shí)，F(xiàn)e (N03) 3.9H20 則取 0.225 g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，是將Ce (Ν03)3.6Η20和Fe(N03)3.9Η20的混合溶液滴加至P123、F127的乙醇溶液中，且滴加速率是嚴(yán)格控制的，即每2秒一滴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，是利用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至8-10，使溶液呈紅色。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，是在pH=8-10的堿性條件下，用30%的H202氧化Ce3+為Ce4+，使溶液呈紅棕色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:在上述制備過程中，反應(yīng)在溫和的水熱條件(90-110 V )下進(jìn)行，且反應(yīng)時(shí)間在20h-30 h之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟5)中是通過有機(jī)溶劑萃取除去模板劑，獲得介孔材料，同時(shí)保留介孔表面羥基；有機(jī)溶劑為乙醇與丙酮混合物，且乙醇與丙酮的體積比在10:1與5:1之間。
【文檔編號】B01J35/04GK103638935SQ201310701725
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】郝仕油, 高愿, 侯杰 申請人:浙江師范大學(xué)