CN110980789B

CN110980789B - 纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料及其合成方法与应用

Info

Publication number: CN110980789B
Application number: CN201911379729.3A
Authority: CN
Inventors: 张立麒; 鲁博文; 徐勇庆; 张泽武; 李诗谙; 支昕宇; 申成; 邹杰; 赵征鸿
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN110980789A

Abstract

本发明属于二维片状氧化铈纳米材料制备领域，公开了一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料及其合成方法与应用，该方法包括：将纳米颗粒加入到双氧水中，浸泡搅拌，加入氨水对表面进行腐蚀，加入硝酸铈溶液后继续搅拌，并将混合溶液的pH值调节至9～11的范围；将沉淀物水洗涤离心处理后充分干燥，由此得到铜基二维片状氧化铈纳米材料。本发明合成的氧化铈材料具有二维片状结构且生长在铜纳米颗粒表面，具有优异的水煤气转化、VOC废气催化处理、固体氧化物燃料电池、工业二氧化碳催化还原等潜在应用价值。合成过程中未加入任何表面活性剂，可以省去材料制备工艺中有机溶剂洗涤、高温煅烧等后续处理工艺，减少能耗降低污染。

Description

纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料及其合成方法与应用

技术领域

本发明属于二维片状氧化铈纳米材料制备领域，涉及一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料及其合成方法与应用，更具体地，涉及一种铜纳米颗粒表面生长二维片状氧化铈纳米材料的合成方法，可用于CO₂加氢催化应用。

背景技术

纳米氧化铈具有强氧交换能力、氧储存能力被广泛应用于石油化工、汽车尾气净化、机械抛光等多个领域。近年来，随着对氧化铈性能的开发研究，发现氧化铈不同晶面因其氧空位浓度差异、电荷差异所表现的CO氧化、水煤气转化反应活性存在巨大差异，为了合成特殊晶面的氧化铈，通过添加表面活性剂、阴离子调节剂控制合成条件得到不同形貌的氧化铈纳米材料，比如球形、棒状、花束装、纤维状、立方体、八面体、片状等。多种形貌的氧化铈纳米材料被广泛应于烷烃脱氢、甲烷耦联、甲烷重整等反应。研究表明，二维氧化铈纳米片因存在大量氧缺陷、较高比表面积、更多的活性位点具有较高的催化反应活性。因此，如何合成片状氧化铈已成为近年来纳米领域的研究热点之一。

现有技术中主要是采用沉淀法和模板法合成二维片状氧化铈。其中沉淀法合成二维片状氧化铈可操作性强，应用较广，主要通过沉淀后水热合成，再通过离心洗涤、烘干、煅烧得到二维片状氧化铈。比如通过添加表面活性剂、有机溶剂等多种方法。更具体而言，CN201910047436.9中提出了添加非离子表面活性剂以及醇胺等为原料进行水浴循环加热沉淀反应，得到片状氧化铈纳米材料；CN 103922385A提出了以乙二胺为沉淀剂120～160℃水热反应48h，400℃煅烧后得到六边形纳米片状氧化铈；CN 101962203A中提出了未加入表面活性剂进行高温长时间水热反应，但是得到氧化铈材料形貌不可控。此外，CN201610352324.0提出了以硫酸铵、亚硫酸钠为调节剂进行高温水热反应，得到片状二氧化铈催化剂。另一种是以模板法合成二维片状氧化铈，CN200510085508.7提出通过一种氧化物为基底，加入葡萄糖、丙烯酰胺或者金属有机化合物90～220℃高温10～72h水热合成复合材料，再600℃高温煅烧得到花状氧化铈，其中氧化铈呈现片状结构。

然而，上述现有方案仍然具备以下的缺陷或不足：首先，这类方法较为复杂，制备周期长，水热反应需要较高温度，能耗大；其次，它们通常需要使用醇胺、表面活性剂，但这些表面活性剂后期较难去除，容易造成二次污染。因此需要对合成方法进行进一步的研究改进，以便更好地满足绿色、高效率等多个技术方面的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的合成方法，其目的在于，通过引入双氧水氧化铜纳米颗粒，然后借助于氨水刻蚀，在铜纳米颗粒表面形成一定浓度的碱浓度梯度，以在加入铈盐后引导铈盐在铜纳米颗粒表面聚集、沉淀、老化，离心烘干得到二维片状氧化铈，从而在无需表面活性剂、有机溶剂的情况下，在铜纳米颗粒表面包裹二维片状氧化铈纳米材料，而且整体反应速率高、成本低、工序便于操控，绿色无污染，具备优异的VOC去除、二氧化碳还原等应用价值。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种纳米铜基二维片状氧化铈的方法，包括下列步骤：

(i)将70nm～80nm的铜纳米颗粒分散在双氧水中，在20℃～25℃的温度下对其进行搅拌，在铜纳米颗粒的表面形成表面氧化层；

(ii)向步骤(i)所生成的溶液中加入氨水并保持一定时间的室温反应，借助于氨水的腐蚀作用，快速将铜纳米颗粒表面的氧化层进行腐蚀，得到蓝色溶液；同时由于氨水与氧化层的反应使得氨水在铜纳米颗粒表面形成浓度梯度；

(iii)将步骤(ii)生成的蓝色溶液中加入硝酸铈溶液，将混合溶液的pH值调节至9～11的范围，在无需添加表面活性剂的情况下，借助于氨水的浓度梯度引导，快速在铜纳米颗粒表面生成二维片状氧化铈纳米材料，再通过去离子水洗涤及离心处理，得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

进一步地，在步骤(i)中，所述双氧水质量百分比浓度为10％～20％，并且所述铜纳米颗粒的加入量为0.1g～0.5g，双氧水溶液量为2ml～10ml，浸泡时间为10min～30min。

进一步地，在步骤(ii)中，所选用氨水溶液质量百分比浓度为9％-10％，氨水加入量为10ml～20ml，搅拌0.5h～4h。

进一步地，在步骤(iii)中，所选用硝酸铈盐溶液质量百分比浓度为30％～40％，加入量为2ml～5ml，搅拌10min～30min。

进一步地，在步骤(ii)中加入氨水后进行搅拌，搅拌转速为400rpm～600rpm。

进一步地，在步骤(iii)中，所述离心处理采用3000rpm～8000rpm的转速，烘干温度为80℃～100℃，烘干时间为12h～24h。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种按照如前任意一项所述的方法制备获得的一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种如前所述的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料在水煤气转化、VOC废气催化处理、固体氧化物燃料电池或工业二氧化碳催化中的应用。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明通过引入双氧水氧化铜纳米粒子，然后借助于氨水刻蚀，在铜表面形成一定浓度的碱浓度梯度，加入铈盐后与氨水共同作用将混合溶液的pH值稳定在9～11的范围内，以使铈离子稳定沉淀老化得到二维片状氧化铈的合成路线，该工艺流程有效克服了现有工艺中必需加入表面活性剂、会产生化工废弃物、高温能耗大、水热合成时间偏长等缺陷，提供了一种绿色无污染、简便且便于操控的二维片状氧化铈纳米材料合成方案，同时铜表面合成二维片状氧化铈可用于固体氧化物燃料电池的工业应用、工业CO₂加氢合成甲醇。

(2)双氧水质量百分比浓度10％～20％，铜纳米颗粒0.1g～0.5g，双氧水溶液量为2ml～10ml，浸泡时间为10min～30min，既可以保证铜纳米颗粒表面完全包裹氧化层，以有利于后续引导二维片状氧化铈在铜纳米颗粒表面的生长，又可以避免铜纳米颗粒被过多消耗导致后续二维片状氧化铈难以聚集成型。

(3)氨水溶液质量百分比浓度9％-10％，氨水加入量10ml～20ml，搅拌0.5h～4h，可以获得较好的铜表面刻蚀程度，并在铜纳米颗粒表面充分形成浓度梯度，以利于后续引导二维片状氧化铈在铜纳米颗粒表面的生长及充分包裹。氨含量过低或者搅拌时间过短，则后续加入氧化铈后铜纳米颗粒表面包裹容易不完全，而氨含量过高或者搅拌时间过长，则后续加入氧化铈后容易导致得到的氧化铈纳米材料以颗粒状而非二维片状为主。

(4)硝酸铈盐溶液质量百分比浓度30％～40％，加入量2ml～5ml，搅拌10min～30min，可以保证铜纳米颗粒表面被充分包裹。硝酸铈盐溶液浓度过高、量过多或者搅拌时间过长，均可能导致得到的氧化铈纳米材料不易在铜纳米颗粒表面成型，甚至直接分散在溶液中；而硝酸铈盐溶液浓度过低、量过少或者搅拌时间过短，则不容易将铜纳米颗粒表面完全包裹。

(5)加入氨水后搅拌转速为400rpm～600rpm，有利于在铜纳米颗粒表面快速形成合适的浓度梯度，便于形成二维片状氧化铈。

(6)离心处理转速3000rpm～8000rpm，烘干温度80℃～100℃，烘干时间12h～24h，更容易获得表面包裹质量好的、形貌完整的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

(7)在传统的铜纳米颗粒单独使用或者与其他催化剂常规混合使用的方案中，铜纳米颗粒表面完全裸露，随着反应进行容易相互接触发生团聚失活。因此，本发明除了前述的借助于铜纳米颗粒作为基体生长二维片状氧化铈纳米材料，工艺简单且易于成型的优点外，还能够通过在铜纳米颗粒表面包裹二维片状氧化铈的方式，阻止铜纳米颗粒相互之间直接接触，从而大大降低了铜纳米颗粒催化剂团聚失活的发生，不仅得到的二维片状氧化铈形貌易于控制，整个纳米材料的使用寿命也能够大大延长。

(8)本发明合成的氧化铈材料具有二维片状结构且生长在铜纳米颗粒表面，从而获得一种性能优异的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料，其具有优异的水煤气转化、VOC废气催化处理、固体氧化物燃料电池、工业二氧化碳催化还原等潜在应用价值。合成过程中未加入任何表面活性剂，可以省去材料制备工艺中有机溶剂洗涤、高温煅烧等后续处理工艺，减少能耗降低污染。

附图说明

图1是按照本发明所构建的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料合成方法的流程示意图；

图2是基于本发明的实施例1所得到的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的XRD谱图；

图3是作为示范性举例、用于显示按照本发明的实施例1所得到的铜纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料产品的1um标尺SEM图；

图4是作为示范性举例、用于显示按照本发明的实施例1所得到的铜纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料产品的200nm标尺SEM图；

图5是作为示范性举例、用于显示按照本发明的实施例5所得到的铜纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料产品的200nm标尺SEM图；

图6是基于本发明的实施例1所得到的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的BET谱图。

图7是基于本发明的实施例1所得到的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的BJH孔径分布谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明所构建的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料合成方法的流程示意图，如图1所示，本发明提出了一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料合成方法。下面将对其进行具体解释说明。

首先，是Cu纳米粒子表面氧化步骤。

将从Aladdin药品购买的纳米Cu粒子(70nm-80nm)，分散于双氧水去离子水中，然后在20℃～25℃的温度下离心搅拌。在此操作步骤中，优选将双氧水溶液优选为质量百分比浓度为10％～20％，并且所述纳米铜粉加入量为0.1g～0.5g,双氧水溶液量为2ml～10ml，浸泡时间为10min～30min。

需要指出的是，按照本发明，纳米铜粉加入量差异可以影响Cu在双氧水的分散程度；同时不同双氧水浓度都可以氧化Cu纳米材料，在进一步给出的优化范围中，可以得到不同氧化过程的剧烈程度。相应地，按照本发明的一个优选实施例，所述浸泡时间控制为10min～30min，以便控制Cu的氧化程度。

接着，是Cu表面刻蚀的处理步骤。

将步骤(i)所生成的溶液中加入氨水并保持一定时间的室温反应，借助于氨水的腐蚀作用，快速将表面氧化铜进行腐蚀，同时氨水在铜表面形成浓度梯度；

在步骤(ii)中，所选用氨水溶液质量百分数优选为9％-10％，以便进行表面氧化铜的腐蚀速率，氨水加入量优选为10ml～20ml，控制氧化铜的刻蚀量以及后期铈盐加入后溶液的pH，搅拌时间优选为0.5h～4h，控制Cu的刻蚀量。

最后，是二维片状氧化铈纳米材料的产出步骤。

将步骤(ii)生成的蓝色溶液加入硝酸铈溶液，在无需添加表面活性剂的情况下，快速生成二维片状氧化铈纳米材料，再通过去离子水洗涤及离心烘干处理，得到铜纳米颗粒表面生长二维片状氧化铈纳米材料。在步骤(iii)中，所选用硝酸铈盐溶液百分数优选为30％～40％，加入量为2ml～5ml,搅拌10min～30min。

总体而言，通过铜纳米粒子加入双氧水溶液中进行表面氧化，再通过氨水进行表面刻蚀，调节刻蚀时间可以控制刻蚀程度，加入铈盐溶液，借助于铜纳米粒子表面的氨水浓度形成氢氧化铈沉淀，经过一定的老化时间，然后借助于适当温度烘干处理，在无需表面活性剂、有机溶剂的情况下在铜纳米粒子表面制备二维片状氧化铈纳米材料，而且整体反应速率高、成本低、工序便于操控，绿色无污染，具备优异的VOC去除、二氧化碳还原等应用价值。

图1是按照本发明所构建的铜纳米颗粒表面生长二维片状氧化铈纳米材料合成方法的流程示意图，如图1所示，本发明提出了一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料合成方法。下面将对其进行具体解释说明。

(i)首先，是Cu纳米粒子表面氧化步骤。

将从Aladdin药品购买的纳米Cu粒子(70nm-80nm)，分散于双氧水去离子水中，然后在20℃～25℃的温度下离心搅拌。在此操作步骤中，优选将双氧水溶液优选为质量百分比浓度为10％～20％，并且所述纳米铜粉加入量为0.1～0.5g,双氧水溶液量为2～10ml，浸泡时间为10～30min。

需要指出的是，按照本发明，纳米铜粉加入量差异可以影响Cu在双氧水的分散程度；同时不同双氧水浓度都可以氧化Cu纳米材料，在进一步给出的优化范围中，可以得到不同氧化过程的剧烈程度。相应地，按照本发明的一个优选实施例，所述浸泡时间控制为10min～30min，以便控制Cu的氧化程度，有利于后续得到表面形貌及包裹质量更好的终产物。

(ii)接着，是Cu表面刻蚀的处理步骤。

在步骤(ii)中，所选用氨水溶液百分数优选为9％-10％，以便进行表面氧化铜的腐蚀速率，氨水加入量优选为10ml～20ml，有利于控制氧化铜的刻蚀量以及后期铈盐加入后溶液的pH，搅拌时间优选为0.5～4h，从而控制Cu的刻蚀量。

(iii)最后，是二维片状氧化铈纳米材料的产出步骤。

将步骤(ii)生成的蓝色溶液加入硝酸铈溶液，在无需添加表面活性剂的情况下，快速生成二维片状氧化铈纳米材料，再通过去离子水洗涤及离心烘干处理，得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。在步骤(iii)中，所选用硝酸铈盐溶液百分数优选为30％～40％，加入量为2ml～5ml,搅拌10min～30min。

下面将通过多个实施例更为具体地解释说明本发明。

实施例1

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀2h，由于氧化层与氨水的反应，混合溶液会呈现淡蓝色，在混合溶液中滴入2ml质量分数为30％的硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌、老化20min后，收集沉淀样品用去离子水洗涤，再在6000rpm离心，反复洗涤离心5次，在80℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例2

将0.2g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀1h，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在8000rpm离心，反复洗涤离心4次，在90℃烘箱中干燥18h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例3

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡15min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀30min，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在7000rpm离心，反复洗涤离心5次，在100℃烘箱中干燥12h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例4

将0.5g纳米铜粉分散于4ml百分含量为10％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以500rpm速度搅拌均匀4h，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在5000rpm离心，反复洗涤离心6次，在95℃烘箱中干燥15h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例5(对比例)

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀8h，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在6000rpm离心，反复洗涤离心5次，在80℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例6

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为20％双氧水中，浸泡30min，加入9％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀1h，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在6000rpm离心，反复洗涤离心5次，在80℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例7(对比例)

将0.9g纳米铜粉分散于10ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水10ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀20min，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化20min后，收集样品用去离子水洗涤，再在6000rpm离心，反复洗涤离心5次，在80℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例8

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入10％氨水15ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀20min，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入5ml质量分数为40％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化30min后，收集样品用去离子水洗涤，再在6000rpm离心，反复洗涤离心5次，在80℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

实施例9

将0.3g纳米铜粉分散于4ml百分含量为15％双氧水中，浸泡10min，加入9％氨水20ml，在烧杯中以400rpm速度搅拌均匀30min，混合溶液呈现淡蓝色，在混合溶液滴加入2ml质量分数为30％硝酸铈得到灰色沉淀，400rpm速度搅拌，老化25min后，收集样品用去离子水洗涤，再在8000rpm离心，反复洗涤离心4次，在90℃烘箱中干燥24h得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

参看图2、图6、图7基于本发明的实施例1所得到的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料产品的XRD谱图、BET谱图、孔径分布谱图，图2的XRD谱图可以得出该制备方法所获得的样品是氧化铈材料，所获得的样品存在Cu纳米基底，图6的BET谱图和图7孔径分布谱图可以得出本发明制备出的氧化铈纳米材料属于介孔材料。

此外，以实施例1所得到的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料为例，图3、图4中分别示范性给出了它的1um和200nm标尺的SEM图。如图所示，图3、图4中可以看出二维片状氧化铈长在铜纳米颗粒表面，铜纳米颗粒表面生长的二维片状氧化铈材料分布比较均匀，大范围中没有出现Cu纳米颗粒表面裸露以及单独氧化铈纳米片。实施例5和实施例7是对比例，以实施例5所得到的铜纳米颗粒表面生长的氧化铈纳米材料为例，图5中示范性给出了它的200nm标尺的SEM图。如图5所示，从中可以看出二维片状氧化铈较少，在纳米铜颗粒表面，氧化铈材料多呈现颗粒状态，分布比较均匀。而实施例7则因氧化铈纳米片未能包裹住Cu纳米粒子，在催化加氢反应中，Cu催化剂易发生团聚而导致失活。

综上，本发明通过引入双氧水将Cu表面氧化，再通过氨水刻蚀，加入铈盐后在Cu纳米粒子表面生长二维片状氧化铈，所获得铜纳米颗粒表面生长的二维片状氧化铈纳米材料中铜表面均包裹片状氧化铈，未出现孤立的氧化铈纳米片，且本发明所采用的原料易得，成本较低，合成过程不引入表面活性剂、有机溶剂，不产生有机废物，合成工艺更为绿色。而且，在整个制备过程中不需高温煅烧、高温长时间水热处理，降低能耗，操作简单，易于控制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的合成方法，其特征在于，包括下列步骤：

(i)将70nm～80nm的铜纳米颗粒分散在双氧水中，双氧水溶液质量百分比浓度为10％～20％，并且所述铜纳米颗粒加入量为0.1g～0.5g,双氧水溶液量为2ml～10ml，浸泡时间为10min～30min，在20℃～25℃的温度下对其进行搅拌，在铜纳米颗粒的表面形成表面氧化层；

(ii)向步骤(i)所生成的溶液中加入氨水并保持一定时间的室温反应，氨水溶液百分数为9％～10％，氨水加入量为10ml～20ml，搅拌0.5h～4h，借助于氨水的腐蚀作用，快速将铜纳米颗粒表面的氧化层进行腐蚀，得到蓝色溶液；同时由于氨水与氧化层的反应使得氨水在铜纳米颗粒表面形成浓度梯度；

(iii)将步骤(ii)生成的蓝色溶液中加入硝酸铈溶液，硝酸铈盐溶液质量百分比浓度为30％～40％，加入量为2ml～5ml，搅拌10min～30min，将混合溶液的pH值调节至9～11的范围，在无需添加表面活性剂的情况下，借助于氨水的浓度梯度引导，快速在铜纳米颗粒表面生成二维片状氧化铈纳米材料的前驱体，再通过去离子水洗涤、离心及烘干处理，得到纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

2.如权利要求1所述的一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的合成方法，其特征在于，在步骤(ii)中加入氨水后进行搅拌，搅拌转速为400rpm～600rpm。

3.如权利要求1或2所述的一种纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料的合成方法，其特征在于，在步骤(iii)中，所述离心处理采用3000rpm～8000rpm的转速，烘干温度为80℃～100℃，烘干时间为12h～24h。

4.按照权利要求1～3任意一项所述的合成方法制备获得的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料。

5.如权利要求4所述的纳米铜基二维片状氧化铈纳米材料在水煤气转化、VOC废气催化处理、固体氧化物燃料电池或工业二氧化碳催化中的应用。