專利名稱：溶膠凝膠-水熱法制備銅酸鑭(La₂CuO₄)粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備銅酸鑭納米粉體的方法，具體涉及一種溶膠凝膠-水熱法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法。
背景技術(shù)：
類鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a2CuO4本身為反鐵磁絕緣體，同時也是超導(dǎo)體的基體材料。Lei2CuO4是Lei2_xMxCu04 (M為Ba，Sr，Ca等)和La2CuO4+s超導(dǎo)體的母相結(jié)構(gòu)。第一個高溫超導(dǎo)體La-Ba-Cu-O就是在母相中利用Ba部分取代La而得到的，盡管此后具有更高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)材料相繼問世，但由于La2CuO4體系結(jié)構(gòu)和化學(xué)成份簡單，可摻雜范圍廣，是研究超導(dǎo)機理理想的材料，因而受到廣泛的重視。另外，由于其具有良好的催化活性和熱穩(wěn)定性，可以作為催化劑，實現(xiàn)天然氣高效燃燒、低排放過程。此外，在化學(xué)傳感器、汽車尾氣催化凈化、氮氧化物催化消除、有機物催化氧化等方面也有較好的發(fā)展前景。目前所報道的制備La2CuO4的方法主要有固態(tài)反應(yīng)法[YANGDongsheng，WU Baimei，ZHENG ffeihua,et al. THERMALCONDUCTIVITY OF ExcEss-OXYGEN-DOPEDLa2CuO4 [J]. CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATUREPHYSICS,2001,23(1) :44-47]，自蔓延燃燒法[WANG Xiaohui, ZHOUYanchun.Preparation of La2CuO4Precursor powers by self-propagatingcombustion synthesis and their crystallization[J]. Chinese Juournal ofMaterial Research. 2001,15(4) :387-393.]，水熱法[ZHANG Yue, ZHANG Lei, DENG Jiguang, et al. Hydrothermal fabrication andcatalytic performance of single-crystalline La2_xSrxCu04(x = 0,1)withspecific morphologies for methane oxidation[J]. Chinese Journal ofCatalysis,2009,30(4) :347-354.]等。但這些方法都存在著自身的不足之處，例如，固態(tài)反應(yīng)法為了獲得純度高的目標產(chǎn)物，反應(yīng)物粉應(yīng)該足夠細，且需要在高溫下長時間焙燒以及多次中間研磨，該方法耗費時間，且在產(chǎn)物中有較多的雜質(zhì)相；對于自蔓延燃燒法，燃燒反應(yīng)十分劇烈，燃燒溫度較高，反應(yīng)過程快，不好控制，產(chǎn)品易于燒結(jié)，且產(chǎn)品中極有可能出現(xiàn)非平衡相或亞穩(wěn)相。為了達到實用化的目的，必須開發(fā)生產(chǎn)成本低、操作簡單、周期短的納米La2CuO4 粉體的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低制備成本，操作簡單、反應(yīng)周期短，重復(fù)性好的溶膠凝膠-水熱法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，本發(fā)明的方法能夠制備出粒徑小， 分布范圍窄，形貌可控的納米La2CuO4粉體。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于20ml 100ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為0. 8mol/L 2. 8mol/L的溶液A ；2)按La3+ Cu2+=(1 2) 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅 (Cu(NO3)3 · 3H20)得溶液 B ；3)按分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)與金屬陽離子總和為(0. 5 1. 5) 1的摩爾比向溶液B中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌IOmin 70min，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為2. 5 7. 0，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于50°C 100°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中， 再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在160°C 240°C下處理 12h 36h，取出后冷卻到室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。本發(fā)明采用溶膠凝膠結(jié)合水熱的方法制備La2CuO4粉體，使用水熱法直接生成復(fù)合氧化物，避免了一般濕化學(xué)法需要經(jīng)過煅燒轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物這一可能形成硬團聚的步驟，采用水熱法合成的La2CuO4粉體，具有合成溫度較低，純度高，結(jié)晶形態(tài)好，粉粒均勻，粒度小且團聚程度低等顯著優(yōu)點。制備過程先用溶膠凝膠法制備出La2CuO4干凝膠，然后選用水為溶劑，水熱處理一段時間后，再置于馬弗爐中煅燒。所得納米La2CuO4S徑分布均勻，形貌可控，反應(yīng)周期短，重復(fù)性好。


圖1為實施例1所制備的La2CuO4粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜。圖2為實施例1所制備的La2CuO4粉體的透射電鏡(SEM)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于45ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 1.5mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 1 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3H20) 得溶液B;3)按分析純檸檬酸(C6H8O7 ·Η20)與金屬陽離子總和為1. 2 1的摩爾比向溶液B 中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌35min，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為4. 5，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于80°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在180°C下處理20h，取出后冷卻到
室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。由圖1可以看出，產(chǎn)物為單一的La2CuO4相，由圖2可以看出，產(chǎn)物為球形顆粒，尺寸為 80nm IOOnm0
實施例2 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于20ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+ = 1.3 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅 (Cu(NO3)3 · 3H20)得溶液 B ；3)按分析純檸檬酸(C6H8O7 ·Η20)與金屬陽離子總和為0. 5 1的摩爾比向溶液B 中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌lOmin，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為2. 5，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于50°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在160°C下處理36h，取出后冷卻到
室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。實施例3 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于IOOml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 2mol/L的溶液A;2)按La3+ Cu2+ = 1.8 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅 (Cu(NO3)3 · 3H20)得溶液 B ；3)按分析純檸檬酸(C6H8O7 ·Η20)與金屬陽離子總和為1. 5 1的摩爾比向溶液B 中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌50min，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為7. 0，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于100°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在下處理12h，取出后冷卻到室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。實施例4 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于70ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 2. 8mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)按分析純檸檬酸(C6H8O7 .H2O)與金屬陽離子總和為0. 8 1的摩爾比向溶液B 中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌70min，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為5. 5，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于60°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在200°C下處理^h，取出后冷卻到
室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。
權(quán)利要求
1.溶膠凝膠-水熱法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，其特征在于1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3· 6H20)溶于20ml IOOml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 2. 8mol/L 的溶液 A ；2)按La3+ Cu2+ = (1 2) 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅 (Cu(NO3)3 · 3H20)得溶液 B ；3)按分析純檸檬酸(C6H8O7· H2O)與金屬陽離子總和為(0. 5 1. 5) 1的摩爾比向溶液B中加入分析純檸檬酸(C6H8O7 · H2O)，常溫攪拌IOmin 70min，得到溶液C，用尿素調(diào)節(jié)pH為2. 5 7.0，得到溶液D ；4)把溶膠D置于烘箱中，于50°C 100°C烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，加至水熱釜容積的1/3 2/3處，而后在160°C 下處理1 36h，取出后冷卻到室溫；5)打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到 La2CuO4 粉體。
全文摘要
溶膠凝膠-水熱法制備銅酸鑭粉體的方法，將硝酸鑭溶于蒸餾水，再向其中加入硝酸銅得溶液B；向溶液B中加入檸檬酸并調(diào)節(jié)pH為2.5～7.0得溶液D；把溶膠D置于烘箱中烘干得干凝膠，將干凝膠置于水熱釜中，再向水熱釜中加入蒸餾水，在160℃～240℃下處理12h～36h，取出后冷卻到室溫；打開水熱釜，通過離心分離收集樣品，然后經(jīng)過蒸餾水、丙酮反復(fù)洗滌，干燥后得到La2CuO4粉體。本發(fā)明采用溶膠凝膠結(jié)合水熱的方法制備La2CuO4粉體，使用水熱法直接生成復(fù)合氧化物，避免了一般濕化學(xué)法需要經(jīng)過煅燒轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物這一可能形成硬團聚的步驟，采用水熱法合成的La2CuO4粉體，具有合成溫度較低，純度高，結(jié)晶形態(tài)好，粉粒均勻，粒度小且團聚程度低等顯著優(yōu)點。
文檔編號C01G3/00GK102502767SQ20111037557
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者侯艷超, 吳建鵬, 曹麗云, 李意峰, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)