一種稀土材料微米管及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種稀土材料微米管及其制備方法，采用靜電紡絲法制備La2O2SO4:Ce3+微米管的前驅(qū)物，再通過(guò)高溫處理得到終產(chǎn)物，既可以控制材料的形貌，又可以降低材料的團(tuán)聚性，增大了材料的比表面積，對(duì)于拓寬稀土硫酸氧鹽微米管的應(yīng)用范圍具有一定的意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種稀土材料微米管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及新型材料領(lǐng)域，特別涉及一種稀土材料微米管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] S元素因其化合價(jià)的改變使其在催化，氧存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 La2O2SO4因 S元素在La2〇2S〇4(+6)/La2〇2S(-2)存在化合價(jià)的變化，同時(shí)可釋放出2mmol的〇2， 使La 2〇2S〇4在氧存儲(chǔ)領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，具體過(guò)程如下，因此合成La2〇2S〇4成為人 們研究的熱點(diǎn)。 I.a」0...S04 t; .+ 2.(? 目前，常用的稀土硫酸氧鹽主要采用高溫固相法獲得。已報(bào)的方法有將稀土硫酸鹽在 N2或空氣中與900 °C下保溫5h得到。也有將稀土硝酸鹽，十二烷基磺酸鈉，氨水和水的混合 物先于40°C攪拌lh，再在50°C下攪拌5h，收集沉淀，然后高溫處理得到產(chǎn)物。其他關(guān)于形貌 可控和分散性好的稀土硫酸氧鹽材料的報(bào)道還不多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有的稀土硫酸氧鹽材料塊體大，形貌不易控制，材料團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn) 題，本發(fā)明提供一種稀土硫酸氧鹽微米管及其制備方法，即采用靜電紡絲法制備前驅(qū)物，再 通過(guò)高溫處理得到La 2O2SO4: Ce3+微米管，該方法既可以控制微米管的形貌，又可以降低材料 的團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)，還提供了大的比表面積，對(duì)于擴(kuò)寬稀土硫酸氧鹽的應(yīng)用具有重要的研究 意義。 本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是:先通過(guò)靜電紡絲法制備前驅(qū)物，再通過(guò)高溫處理得到 La2O2SO4Xe3+微米管，其通式為L(zhǎng)a2〇 2S〇4:Ce3+，其中La:Ce的比例為l_x:x，其中0<x彡0.2。 將總物質(zhì)的量為〇.5mmol，物質(zhì)的量比例為l-x:x，其中0<x彡0.2的的硝酸鑭和硝酸 鈰，與0.25-0.4g的硫脲和0.5-1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4-lg乙醇與0.4-0.8g 水的混合溶液中，攪拌一定時(shí)間。將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以 25-40yL/h的流速進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)節(jié)靜電紡絲的針頭到接收板的距離，空氣的濕度控制在 60-80 %，溫度控制在20-25 °C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800 °C下條件下保溫1.5-3h， 即得到終產(chǎn)物稀土硫酸氧鹽微米管。 所述的攪拌時(shí)間大于48h。 所述的靜電紡絲的針頭到接收板的距離為20-30cm。 所述的600-800 °C下條件下保溫時(shí)的升溫速率為1-3 °C/h。 所述的硝酸鑭為L(zhǎng)a(NO3)3 · 6H2〇,所述的硝酸鈰為Ce(NO3)3 · 6H2〇。 所述的硫脲，聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均為分析純級(jí)試劑，水為去離子水。 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種稀土材料微米管及其制備方法，采用靜電紡 絲法制備的La2O2SO4Xe3+微米管的前驅(qū)物，再通過(guò)高溫處理得到產(chǎn)物，既可以控制材料的形 貌，又可以降低材料的團(tuán)聚性，增大了材料的比表面積，對(duì)于提高稀土硫酸氧鹽微米管的應(yīng) 用具有一定的意義。 【附圖說(shuō)明】 圖1為本發(fā)明實(shí)例制得的La2〇2S〇4: Ce3+微米管的XRD圖譜。 圖2為本發(fā)明實(shí)例制得的La2O2SO4: Ce3+微米管的SEM照片。 圖3為本發(fā)明實(shí)例制得的硝酸鈰的加入量對(duì)產(chǎn)物形貌影響的SEM，其中圖3a，圖3b，圖3c 中硝酸鈰的加入量分別為〇%，10%，20%。 圖4為本發(fā)明實(shí)例制得的La2〇2S〇4:Ce3+微米管的BET圖譜。 【具體實(shí)施方式】 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1 將總物質(zhì)的量為0.5mmo 1的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.0 5mmo 1，與 〇. 25g的硫脲和1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4g乙醇與0.4g水的混合溶液中，攪拌 5〇h。將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進(jìn)行靜電 紡絲，調(diào)節(jié)靜電紡絲的針頭到接收板的距離為20cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制 在20-25°C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h， 即得到終產(chǎn)物L(fēng)a 2O2SO4: Ce3+微米管。 實(shí)施例2 將總物質(zhì)的量為〇. 5mmol的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.1 mmol，與0.4g 的硫脲和0.5g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到Ig乙醇與0.8g水的混合溶液中，攪拌50h。將所 得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進(jìn)行靜電紡絲，調(diào)節(jié) 靜電紡絲的針頭到接收板的距離為30cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在20-25°C， 收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h，即得到終產(chǎn) 物 La2O2SOJCe3+微米管。 實(shí)施例3 將總物質(zhì)的量為〇. 5_〇1的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.15_〇1，與0.3g 的硫脲和Ig的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.8g乙醇與0.6g水的混合溶液中，攪拌50h。將所 得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓電條件下，以25-40yL/h的流速進(jìn)行靜電紡 絲，調(diào)節(jié)靜電紡絲的針頭到接收板的距離為25cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在 20-25°C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h，即 得到終產(chǎn)物L(fēng)a 2O2SOJCe3+微米管。 通過(guò)XRD確定所得La2O2SO4: Ce3+微米管的相結(jié)構(gòu)，通過(guò)SEM觀察所得產(chǎn)物的形貌和Ce3+ 離子對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，通過(guò)BET來(lái)觀察產(chǎn)物的比表面積。 試驗(yàn)結(jié)果 由圖1可以發(fā)現(xiàn)隨著硝酸鈰含量的增加，所制備的產(chǎn)物變成純的La2O2SO4相，Ce 3+取代 La3+的位置。 由圖2可以發(fā)現(xiàn)所制備的產(chǎn)物為微米管結(jié)構(gòu)，微米管的直徑在200nm左右，長(zhǎng)度在幾微 米。 由圖3可以發(fā)現(xiàn)硝酸鈰的加入量對(duì)所得產(chǎn)物的形貌具有一定的影響，隨著硝酸鈰的量 的增加，所得產(chǎn)物由微米帶變成微米管。 由圖4可以看出所得微米管具有較大的比表面積。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例， 凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種稀土材料微米管，其特征在于，其通式為L(zhǎng)a202S〇4: Ce3+，其中La: Ce的比例為1-X: X，其中0<x彡0.2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，將總物質(zhì)的量 為0.5mmol，物質(zhì)的量比例為l-x:x，其中0<x彡0.2的硝酸鑭和硝酸鈰，與0.25-0.4g的硫脲 和0.5-1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4-lg乙醇與0.4-0.8g水的混合溶液中，攪拌一 定時(shí)間，將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進(jìn)行靜 電紡絲，調(diào)節(jié)靜電紡絲的針頭到接收板的距離，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在20-25 °C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800 °C下條件下保溫1.5-3h，即得到終產(chǎn)物稀土材料 微米管。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的攪拌時(shí) 間大于48h。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的靜電紡 絲的針頭到接收板的距離為20_30cm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的600-800 °C下條件下保溫時(shí)的升溫速率為1-3 °C /h。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的硝酸鑭 為L(zhǎng)a(N03)3 · 6H20,所述的硝酸鈰為Ce(N03)3 · 6H20。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的硫脲， 聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均為分析純級(jí)試劑，水為去離子水。
【文檔編號(hào)】D01F6/56GK106006704SQ201610361496
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】楊梅, 薛裕華, 馬金磊, 程如梅, 陳路呀, 齊蕾, 張立樹(shù), 呂秀娟, 趙長(zhǎng)容, 劉紅艷, 戴黎明
【申請(qǐng)人】溫州醫(yī)科大學(xué)