專利名稱：一種La-Ce共摻雜納米γ-Fe₂O₃材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種!^e2O3材料的制備方法，特別是涉及一種La-Ce共摻雜納米
Y-Fe2O3材料的制備方法。本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化鐵作為一種廉價(jià)易得、綠色環(huán)保的納米材料在催化、磁性設(shè)備、傳感器、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)診斷與治療、水質(zhì)凈化及污染處理等諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，引起了眾多材料、物理和化學(xué)研究者的關(guān)注。而在各種氧化鐵材料中，超細(xì)Y-Fe2O3其氣敏性、催化能力、磁性等性能優(yōu)于傳統(tǒng)的α-Fe2O3，因而有關(guān)超細(xì)Y-Fe2O3的制備受到了廣泛的關(guān)注和研究。摻雜修飾是納米材料制備過程中，常用的材料改性手段。適當(dāng)?shù)膿诫s可以改變材料的物理、化學(xué)性質(zhì)，提高性能，開拓材料的應(yīng)用領(lǐng)域。王海濤等公開了一種La摻雜納米Y-Fe2O3的制備方法(La3+摻雜對γ _Fe203納米粒子相轉(zhuǎn)變的抑制作用，《化學(xué)研究與應(yīng)用》第17卷第3期369-371頁)，其在以檸檬酸鐵為原料的溶膠-凝膠制備方法的基礎(chǔ)上，通過加入La雜離子制備了摻雜Y -Fe2O3納米晶。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雜離子的存在增大了相轉(zhuǎn)變的活化能，提高了 Y-Fe2O3納米晶向α-Fe2O3變化的相轉(zhuǎn)變溫度。崔洪濤公開了一種高相轉(zhuǎn)變溫度金屬離子摻雜Y-Fe2O3納米粒子的制備方法(申請?zhí)?0101(^86809. 7)，摻雜離子可為鈦、鑭、釔等金屬離子。表征結(jié)果表明，制備的產(chǎn)品為呈窄粒度分布、平均粒度為5nm的近單分散金屬離子摻雜、-Fe2O3納米粒子；金屬離子的摻雜明顯提高了相轉(zhuǎn)變溫度鈦摻雜的Y-Fe2O3的相轉(zhuǎn)變溫度提高到550°C，鑭摻雜的
Y-Fe2O3的相轉(zhuǎn)變溫度提高到650°C，釔摻雜的Y -Fe2O3的相轉(zhuǎn)變溫度提高到650°C。關(guān)于稀土金屬La和Ce共摻雜納米Y-Fe2O3材料的制備，目前未見現(xiàn)有技術(shù)公開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種La-Ce共摻雜納米Y -Fe2O3材料的制備方法。該制備方法包括如下步驟制備采用溶膠-凝膠法，稱取一定量的狗(NO3) 3 · 9H20，將其配制成質(zhì)量比為 10% 30%的硝酸鐵水溶液。稱取一定量的La (NO3) 3和Ce (NO3) 3加入前述硝酸鐵水溶液中。在持續(xù)攪拌的條件下，緩慢加入用作分散劑的辛烷基酚基聚氧乙烯醚，將所得溶液標(biāo)記為A。稱取一定質(zhì)量的檸檬酸，將其配制成濃度為0. 5 1. 5mol/L的水溶液，并將此溶液標(biāo)記為B。將A溶液加熱至70°C并使溫度恒定，同時(shí)對溶液進(jìn)行持續(xù)攪拌，攪拌進(jìn)行30min 后，向A溶液中均勻滴加B溶液，滴加過程結(jié)束后，繼續(xù)恒溫?cái)嚢瑕?4 !后得到粘稠凝膠； 將此凝膠100°C下烘干10 Mh，350 600°C煅燒并進(jìn)行研磨，得到褐色或朱紅色粉體，即 La-Ce共摻雜納米Y -Fe2O3材料。該材料微觀形貌為均勻球形顆粒，粒徑為5 20nm。所述的制備方法中，La-Ce共摻雜量為0.5wt% 5. Owt %。所述摻雜量的計(jì)算方式為La (NO3) 3和Ce (NO3) 3的總質(zhì)量比上硝酸鐵和檸檬酸的總質(zhì)量。所述用作分散劑的辛烷基酚基聚氧乙烯醚與硝酸鐵摩爾比0.5 1 2 1。所述的制備方法中，所述攪拌進(jìn)行30min后，向A溶液中均勻滴加B溶液，滴加B 溶液的速度為6-20滴/min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、La-Ce共摻雜增強(qiáng)了對晶粒長大的抑制作用，所獲得的晶粒尺寸明顯小于單摻雜的晶粒。2,La-Ce共摻雜比單獨(dú)摻雜有利于增加產(chǎn)物的比表面積，以0. 5% La-Ce摻雜得到的比表面積較高，為236. 8m2/g。按0. 5wt%的比例，單獨(dú)摻雜La，產(chǎn)物比表面積為136. 9m2/ go按0. 5wt%的比例，單獨(dú)摻雜Ce，比較面積164. 6m2/g。3、鑭、鈰摻雜產(chǎn)物相對無摻雜產(chǎn)物具有更好的耐熱性，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)煅燒溫度達(dá)到 600°C左右時(shí)，La-Ce摻雜后的產(chǎn)物仍可保持γ晶相，而非摻雜產(chǎn)物則從Y-Fe2O3徹底變?yōu)?α -Fe2O3 ；


圖1為實(shí)施例1中所制備樣品的XRD表征結(jié)果。圖2為實(shí)施例1中所制備樣品放大170000倍(50nm)的TEM照片。圖3為實(shí)施例1中所制備樣品放大85000倍(IOOnm)的TEM照片。圖4為實(shí)施例1中所制備樣品的N2吸附曲線。圖5為無摻雜和La-Ce摻雜600°C煅燒后產(chǎn)物的XRD分析結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種La-Ce共摻雜納米Y -Fe2O3材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟稱取一定量!^e (NO3) 3 ·9Η20溶于蒸餾水中配制成IOwt %的硝酸鐵溶液，取其175ml 倒入500ml燒杯中。按照分別摻雜量為0. 25wt %的比例，分別稱取La (NO3) 3和Ce (NO3) 3直接加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌30min，在持續(xù)攪拌的條件下，緩慢加入27. 9g分散劑辛烷基酚基聚氧乙烯醚，制成水溶液A ；將27. 6g絡(luò)合劑檸檬酸配制成0. 5mol/L的水溶液 B0將A溶液加熱至70°C并使溫度恒定，恒溫?cái)嚢?0min后滴加(15滴/min) B溶液。 滴加完畢后，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?4h得到稠狀凝膠。將此凝膠100°C下烘干10h，400°C煅燒后得到褐色或朱紅色粉體，即為La-Ce共摻雜納米γ-Fe2O3材料。該Y-Fe2O3材料平均粒徑為 5. 4nm,比表面積為236. 8m2/g對比例1 按0. 5wt %的比例，單獨(dú)稱取La (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y -Fe2O3平均粒徑為8. 6nm,比表面積為136. 9m2/g。對比例2:按0. 5wt %的比例，單獨(dú)稱取Ce (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y -Fe2O3平均粒徑為10. 3nm，為比較面積164. 6m2/g。
實(shí)施例2 煅燒溫度提高至600°C外，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y-Fe2O3平均粒徑為 12. 2nm。對比例3:按0. 5wt %的比例，單獨(dú)稱取La (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例2相同，所得Y -Fe2O3平均粒徑為18. lnm。對比例4:按0. 5wt %的比例，單獨(dú)稱取Ce (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例2相同，所得Y -Fe2O3平均粒徑為15. 3nm。對比例5:不摻雜La和Ce，其余條件與實(shí)施例2相同，得到產(chǎn)物晶相從Y -Fe2O3徹底變?yōu)?α -Fe2O30實(shí)施例3 按照分別摻雜量為2. 5wt %的比例，分別稱取La (NO3) 3和Ce (NO3) 3直接加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌外，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y-Fe2O3平均粒徑為16.4nm。對比例6:按5wt %的比例，單獨(dú)稱取La (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y-Fe2O3平均粒徑為21nm。對比例7:按5wt %的比例，單獨(dú)稱取Ce (NO3) 3加入盛有硝酸鐵溶液的燒杯中攪拌，其余條件與實(shí)施例1相同，所得Y -Fe2O3平均粒徑為20. :3m。附圖1所示的產(chǎn)物XRD表征結(jié)果顯示，在2 θ =30.2°、35. 6°、62. 9°處出現(xiàn)了較強(qiáng)的的Y-Fe2O3特征衍射峰，說明產(chǎn)物為Y-Fe2O3，并且La-Ce共摻雜明顯提高了產(chǎn)物晶化程度。由謝勒公式計(jì)算的產(chǎn)物一次顆粒粒徑如表1所示。制備得到的La-Ce共摻雜納米 Y -Fe2O3材料，其產(chǎn)物顆粒粒徑為5. 4nm,比單摻雜減小了 3 5nm，摻雜后產(chǎn)物粒徑明顯降低，這是由于La、Ce摻雜后有效的抑制了產(chǎn)物晶粒的長大，且La-Ce共摻雜使這種抑制作用更加明顯，這是因?yàn)楣矒诫s有時(shí)可以減少產(chǎn)物晶粒的關(guān)聯(lián)缺陷甚至可以使某種缺陷被消除，使得共摻雜更有利于隔離產(chǎn)物晶粒，以抑制產(chǎn)物晶粒的長大。表lLa、Ce摻雜方式對產(chǎn)物粒徑的影響
權(quán)利要求
1.一種La-Ce共摻雜納米Y-Fe2O3材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟 制備采用溶膠-凝膠法，稱取一定量的R(NO3)3 ·9Η20，將其配制成質(zhì)量比為10% 30 %的硝酸鐵水溶液，稱取一定量的La (NO3) 3和Ce (NO3) 3加入前述硝酸鐵水溶液中，在持續(xù)攪拌的條件下，緩慢加入用作分散劑的辛烷基酚基聚氧乙烯醚，將所得溶液標(biāo)記為Α，稱取一定質(zhì)量的檸檬酸，將其配制成濃度為0. 5 1. 5mol/L的水溶液，并將此溶液標(biāo)記為B。將A溶液加熱至70°C并使溫度恒定，同時(shí)對溶液進(jìn)行持續(xù)攪拌，攪拌進(jìn)行30min后，向 A溶液中均勻滴加B溶液，滴加過程結(jié)束后，繼續(xù)恒溫?cái)嚢鐼 4 后得到粘稠凝膠；將此凝膠100°C下烘干10 Mh，350 600°C煅燒并進(jìn)行研磨，得到褐色或朱紅色粉體，即 La-Ce共摻雜納米Y -Fe2O3材料。該材料微觀形貌為均勻球形顆粒，粒徑為5 20nm。
2.按權(quán)利要求1所述的制備方法中，La-Ce共摻雜量為0.5wt% 5. Owt%，所述摻雜量的計(jì)算方式為La (NO3) 3和Ce (NO3) 3的總質(zhì)量比上硝酸鐵和檸檬酸的總質(zhì)量。
3.按權(quán)利要求1所述的制備方法中，所述用作分散劑的辛烷基酚基聚氧乙烯醚與硝酸鐵的摩爾比0. 5 1 2 1。
4.按權(quán)利要求1所述的制備方法中，所述攪拌進(jìn)行30min后，向A溶液中均勻滴加B溶液，滴加B溶液的速度為6-20滴/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種La-Ce共摻雜納米γ-Fe2O3材料的制備方法。制備以Fe(NO3)3·9H2O為鐵源，以辛烷基酚基聚氧乙烯醚為分散劑，以La(NO3)3和Ce(NO3)3為摻雜劑，通過溶膠-凝膠工藝，得到粘稠凝膠。再經(jīng)過煅燒，得到褐色或朱紅色粉體，即La-Ce共摻雜納米γ-Fe2O3材料。所得材料呈均勻球形納米顆粒，其粒徑為5～20nm，并含有一定量的中孔，比表面積較大。其制備方法具有原料廉價(jià)，工藝簡單，操作方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G49/06GK102502868SQ20111030871
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉聚明, 周林峰, 張前程, 杜開明, 簡麗, 趙冉, 韓秋 申請人:中海石油天野化工股份有限公司, 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)