專利名稱：鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a_1-xCa_xFeO₃超細(xì)粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及f丐鈦礦型復(fù)合氧化物，具體地說涉及f丐鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a卜xCaxFe03 超細(xì)粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
鈣鈦礦型復(fù)合物具有特殊的光、電、熱、磁性質(zhì)，可以作為超導(dǎo)材料、鐵磁體、鐵電 體、壓電陶瓷、熱敏電阻、氧電極等，作為催化劑使用的范圍越來越廣，在材料科學(xué)上占有 很重要的位置，是一類用途廣泛的新型功能材料。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物因其特殊的穩(wěn)定晶 體結(jié)構(gòu)、性能及廣闊的應(yīng)用前景引起了人們的廣泛興趣。如La卜xAxMn03由于其具有特殊的 電磁學(xué)性質(zhì)，已在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器和催化劑等方面得到廣泛應(yīng)用。而 La,Ba卜^003系導(dǎo)電陶瓷可用于固體燃料電池的電極材料、化學(xué)敏感材料、固定電阻器以及 替代金屬等的氧化還原催化劑等諸多方面。鈣鈦礦復(fù)合氧化物L(fēng)ai—xCaxFe03在磁學(xué)、電學(xué)、 光學(xué)、催化等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，尤其在污水處理和汽車尾氣凈化方面會(huì)有更好的應(yīng)用 潛能[參見ApplCatal B 33(2001) 193 ;A卯1 Catal B-Environmental 65(2006)21]。
鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的通式為AB(V對(duì)于此類材料，人們通常利用特定的"裁剪" 手段對(duì)其物化性質(zhì)進(jìn)行改變。當(dāng)AB03中A位陽離子被低價(jià)或高價(jià)陽離子A'取代時(shí)，根據(jù)電 中性原理在晶格中除形成多種缺陷，陽離子或陰離子空位之外，B金屬的價(jià)態(tài)也會(huì)同時(shí)發(fā)生 變化。由于取代而產(chǎn)生的電荷變動(dòng)，既可通過生成氧空位，也可通過價(jià)態(tài)的變化，進(jìn)行平衡。 事實(shí)上由于金屬離子和晶格氧之間的氧化-還原作用，兩種情況總是并存的[參見Power Science71 (1998) 107]。因此A位摻雜量的限制是十分重要的，這對(duì)制備方法的要求越來越 高。 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物傳統(tǒng)的制備方法主要有沉淀法，溶膠_凝膠法，固相法等。其 中溶膠凝膠法是制備超微顆粒的一種濕化學(xué)方法。此法具有產(chǎn)物純度高、粒度均勻細(xì)小、燒 結(jié)溫度低、反應(yīng)易于控制等特點(diǎn)。常用的溶膠_凝膠工藝有醇鹽水解法和絡(luò)合溶膠_凝膠 法，現(xiàn)有的絡(luò)合溶膠_凝膠法使用檸檬酸為絡(luò)合劑，存在結(jié)晶溫度高，產(chǎn)物尺寸大，濕凝膠 難干燥等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a卜xCaxFe03超細(xì)粉末的制備方
法，該方法具有結(jié)晶溫度較低，產(chǎn)物尺寸較小，濕凝膠易于干燥等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明提供的一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a卜,C Fe03超細(xì)粉末的制備方法，包括以
下步驟 1)將硬脂酸加熱熔解，加入硝酸鑭、硝酸鈣和硝酸鐵；硝酸鑭、硝酸鈣、硝酸鐵和 硬脂酸的摩爾比為1 0. 8 : 0 0. 2 : 1 : 8 10 ;在70°C 75。C下攪拌5h以上直至 形成溶膠； 2)在上述溶膠中加入苯，進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠；
3)將上述凝膠在400°C 60(TC下預(yù)煅燒2h ;研磨至少30min，最后在600°C 80(TC下煅燒5h，即得產(chǎn)品。 將產(chǎn)品用TD-3000XRD分析儀與北京科儀KYKY2g00B掃描電鏡進(jìn)行表征。結(jié)果表 明采用本發(fā)明制備的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)^—xC Fe03樣品為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，晶化程度良 好，無雜質(zhì)相出現(xiàn)，摻雜原子Ca進(jìn)入LaFe03的節(jié)點(diǎn)位置。粉末的粒徑大小在100-200nm范 圍內(nèi)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)由于硬脂酸熔點(diǎn)低，可作為金屬鹽的溶劑 和表面活性劑，本發(fā)明采用硬脂酸為絡(luò)合劑，避免了如傳統(tǒng)檸檬酸等為絡(luò)合劑時(shí)結(jié)晶溫度 高，產(chǎn)物尺寸大，濕凝膠難干燥等問題；制備的整個(gè)過程避免了溶劑水在體系中的存在和多 組分金屬發(fā)生水解偏析。


圖1為La卜xCaxFe03樣品的XRD譜圖。其中a、b、c、d、e分別為x = 0、0. 05、0. 1、 0. 15、0. 2時(shí)的XRD譜圖。 圖2為Lai—xCaxFe03樣品的SEM圖。其中a、 b、 c、 d、 e分別為x = 0、0. 05、0. 1、 0. 15、0. 2時(shí)的SEM圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。 實(shí)施例1 :稱量4. 33g硝酸鑭、4. 04g硝酸鐵和22. 75g硬脂酸。先將硬脂酸熔解， 將硝酸鑭、硝酸鐵固體加到熔融硬脂酸中，在75t:下攪拌5h，直至形成溶膠。在溶膠中加入 苯進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠。然后將凝膠置于馬弗爐中，在50(TC下預(yù)煅燒2h，得 到粉末狀前體，取出對(duì)其進(jìn)行充分研磨。最后將其放于馬弗爐中，70(TC下煅燒5h，即可得 到LaFe03粉末。樣品是具有鈣鈦結(jié)構(gòu)的LaFe03，晶化程度良好，無雜質(zhì)相出現(xiàn)(見圖la)。 LaFe03粉末的粒徑達(dá)到150nm左右(見圖2a)。 實(shí)施例2 :稱量4. llg硝酸鑭、0. 12g硝酸f丐、4. 04g硝酸鐵和22. 75g硬脂酸。先 將硬脂酸熔解，將硝酸鑭、硝酸f丐、硝酸鐵固體加到熔融硬脂酸中，在7(TC下攪拌7h，直至 形成溶膠。在溶膠中加入苯進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠。然后將凝膠置于馬弗爐 中，在40(TC下預(yù)煅燒2h，得到粉末狀前體，取出對(duì)其進(jìn)行充分研磨。最后將其放于馬弗爐 中，80(TC下煅燒5h，即可得到La。jCa。.。5Fe03粉末。樣品所含晶相主要是鈣鈦結(jié)構(gòu)，不改變 LaFe03晶體的晶面擇優(yōu)取向，但增加各晶面的衍射峰強(qiáng)度，減小各晶面間的距離和結(jié)晶顆 粒的平均線度尺寸。(見圖lb) 。 La。.95Ca。.。5Fe03粉末的粒徑達(dá)到150nm左右(見圖2b)。
實(shí)施例3 :稱量3. 90g硝酸鑭、0. 24g硝酸H4. 04g硝酸鐵和25. 60g硬脂酸。先將 硬脂酸熔解，將硝酸鑭、硝酸鈣、硝酸鐵固體加到熔融硬脂酸中，在72t:下攪拌6h，直至形 成溶膠。在溶膠中加入苯進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠。然后將凝膠置于馬弗爐中， 在45(TC下預(yù)煅燒2h，得到粉末狀前體，取出對(duì)其進(jìn)行充分研磨。最后將其放于馬弗爐中， 75(TC下煅燒5h，即可得到La。.9CaaiFe03粉末。樣品具有鈣鈦結(jié)構(gòu)，晶化程度良好，無雜質(zhì) 相出現(xiàn)(見圖lc) 。 Lao.9Cao.feO3粉末的粒徑達(dá)到200nm左右(見圖2c)。
實(shí)施例4 :稱量3. 50g硝酸鑭、0. 35g硝酸f丐、4. 04g硝酸鐵和25. 60g硬脂酸。先將鈣、硝酸鐵固體加到熔融硬脂酸中，在73t:下攪拌5h，直至形 成溶膠。在溶膠中加入苯進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠。然后將凝膠置于馬弗爐中， 在55(TC下預(yù)煅燒2h，得到粉末狀前體，取出對(duì)其進(jìn)行充分研磨。最后將其放于馬弗爐中， 60(TC下煅燒5h，即可得到La。.85Ca。.15Fe03粉末。樣品具有鈣鈦結(jié)構(gòu)，晶化程度良好，無雜質(zhì) 相出現(xiàn)(見圖ld) 。 La。.85Ca。.15Fe03粉末的粒徑達(dá)到150nm左右(見圖2d)。
實(shí)施例5 :稱量3. 46g硝酸鑭、0. 47g硝酸f丐、4. 04g硝酸鐵和28. 40g硬脂酸。先 將硬脂酸熔解，將硝酸鑭、硝酸f丐、硝酸鐵固體加到熔融硬脂酸中，在75t:下攪拌5h，直至 形成溶膠。在溶膠中加入苯進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠。然后將凝膠置于馬弗爐 中，在60(TC下預(yù)煅燒2h，得到粉末狀前體，取出對(duì)其進(jìn)行充分研磨。最后將其放于馬弗爐 中，65(TC下煅燒5h，即可得到La。.8Ca。.2Fe03粉末。樣品具有鈣鈦結(jié)構(gòu)，晶化程度良好(見 圖le) 。 La。.8Ca。.2Fe03粉末的粒徑達(dá)到100nm(見圖2e)。
權(quán)利要求
一種鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a1-xCaxFeO3超細(xì)粉末的制備方法，包括以下步驟1)將硬脂酸加熱熔解，加入硝酸鑭、硝酸鈣和硝酸鐵；硝酸鑭、硝酸鈣、硝酸鐵和硬脂酸的摩爾比為1～0.8∶0～0.2∶1∶8～10；在70℃～75℃下攪拌5h以上直至形成溶膠；2)在上述溶膠中加入苯，進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠；3)將上述凝膠在400℃～600℃下預(yù)煅燒2h；研磨至少30min，最后在600℃～800℃下煅燒5h，即得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a1-xCaxFeO3超細(xì)粉末的制備方法，步驟包括將硬脂酸加熱熔解，加入硝酸鑭、硝酸鈣和硝酸鐵；在70℃～75℃下攪拌5h以上直至形成溶膠；加入苯，進(jìn)行共沸蒸餾，自然干燥，得到凝膠；400℃～600℃下預(yù)煅燒2h；充分研磨，最后在600℃～800℃下煅燒5h，即得產(chǎn)品。本發(fā)明采用硬脂酸為絡(luò)合劑，克服了傳統(tǒng)溶膠凝膠法結(jié)晶溫度高，產(chǎn)物尺寸大，濕凝膠難干燥等問題；將前軀體與苯進(jìn)行共沸蒸餾，盡量除去濕凝膠中的水分，避免了煅燒時(shí)粉體的團(tuán)聚。本發(fā)明所制得樣品均為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，晶化程度良好，無雜質(zhì)相出現(xiàn)，摻雜原子Ca進(jìn)入了LaFeO3的節(jié)點(diǎn)位置。產(chǎn)物的粒徑在100-200nm范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C01G49/02GK101746834SQ20091022787
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月19日
發(fā)明者楊麗萍, 董川, 趙曉紅 申請(qǐng)人:山西大學(xué)