燃烧法制备氧化铈
燃烧法制备氧化铈
稀土元素由于存在4f层电子而是其氧化产物具有独特的光、电、磁等性能，而氧化铈（CeO2)是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂。近几年来，由于氧化铈的应用愈加广泛，所以需求量也很高，因此在多种氧化铈的制备工艺中，燃烧法有着重要地位。
制备氧化铈的的方法，常见的有溶胶凝胶法，一般沉淀法，均相沉淀法，微乳液法和燃烧法等，而燃烧法的存在着一些显著的优点，例如制备温度低、操作简单等。如果使用沉淀法进行制备，沉淀过程漫长，而且实验条件难控制，操作复杂，所以燃烧法的另一个优点是缩短了试验周期而且节省了时间和能源。
一、实验设备和试剂：六水硝酸铈（Ce(NO3)∙6H2O)、硬脂酸（C18H36O2)、工业废乙醇、研钵、铁架台、玻璃棒、电子天平。
二、实验原理：将助燃剂氧化铈和六水硝酸铈混合后在加热的条件下达到沸点后燃烧，生成产物即为氧化铈。
Ce(NO3)∙6H2O−助燃剂，燃烧−−−−→CeO2+H2O+NOX
三、氧化铈的制备
将六水硝酸铈和硬脂酸按照1:4定量取出，硝酸铈取0.43g，硬脂酸为2.1g左右，用电子天平称量后混合倒入烧杯当中。将废弃的工业酒精倒入研钵适量，便于燃烧。将研钵放置在铁架台上，固定烧杯在适当的位置，然后点燃酒精棉加热烧杯。在加热的过程中使用玻璃棒不断地进行搅拌，目的是在加热的过程中使得硝酸铈和硬脂酸混合并且受热均匀。当混合物开始沸腾并由白色变为棕色时，注意观察可一看到，混合物达到着火点，烧杯中发生自蔓延燃烧反应，剧烈并带有大量烟雾产生，燃烧结束后烧杯中获得黄色絮状产物。
四、燃烧成分的测定。
将燃烧的产物放入玛瑙研钵中研磨使其成为大小尺寸均匀的粉状物，然后使用压片机制片（当燃烧物较少时可加入适量硼酸）。将样品在检测中可以检测到产物为100%的氧化铈。
五、结果与讨论。
燃烧法制备氧化铈的实验条件和影响因素：
（1）、原料配比对实验现象和实验结果的影响。
由于在实验中，纯硝酸铈的燃烧比较困难，所以加入有机酸作为助燃剂，降低着火点。由于硬脂酸内碳元素的百分含量较高，而且价格低廉，所以选择硬脂酸作为助燃剂。在多次实验的基础下发现当两者配比不同时燃烧现象不同，并且当燃烧不完全时，燃烧产物会出现杂质，实验结果会出现差异。在多次试验的分析后，两者的成分比例存在一个最佳配比（此处不做详细讨论）。
（2）试验温度。 由于采用火焰煅烧法直接燃烧试样，火焰温度难以控制，所以难以进行测定。经过资料调查后发现，温度同样影响燃烧制备的结果。当设置的温度较低时，也可以发生燃烧反应，但是温度对凝胶时间产生影响。温度低，水分蒸发慢，形成凝胶的时间较长，这样在燃烧时，反应物并非同时达到着火点，整个体系的反应时间延长，氧化还原反应不是集中放热，反应温度也随之下降，而反应过程中不时突然产生大量气体，而是随着反映的进行缓慢产生气体，所以生成的产物蓬松度不够，产物颗粒也大小不一。
结论：实验表明，燃烧法制备氧化铈的过程中，反应物的配比和反应温度都影响着反应过程以及生成物的成分和形状尺寸。在最佳配比和合适的温度下，燃烧过程可得到淡黄色而且形状蓬松的氧化铈产物。燃烧法可以实现快速制备氧化铈的过程，并且操作简单，成本低，耗能少，是一种便捷有效的生产工艺。