一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法
2023-11-11 04:38:02 1
一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法。它包括以下步驟：選取原料硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸、聚乙二醇；按比例x＝0.05-0.1分別稱取硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀，然後用去離子水分別溶解，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸和聚乙二醇，加入檸檬酸的摩爾量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.0-1.5倍，加入聚乙二醇的重量為檸檬酸重量的0-0.3倍，將溶液混合均勻，得到透明的溶膠，溶膠蒸發水分後得到溼凝膠，溼凝膠經乾燥後得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經焙燒得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。本發明的方法具有成本低廉，具有市場前景，產物樣品純度高，均一性好等優點。
【專利說明】一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用於汽車尾氣淨化催化劑的製備方法，具體涉及一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法。
【背景技術】
[0002]鐵酸鑭(LaFe03)屬於鈣鈦礦(AB03)型氧化物，具有正交和立方兩種結構。隨著A位和B位摻雜元素和量的不同，該體系材料具有磁性、電導性、壓電性、光電性能等，可被應用於固體電解液、固體燃料電池、電化學器件、傳感器和光催化等多個領域。通過查閱文獻以及相關的研究，我們發現摻雜鈀的鐵酸鑭可用於汽車尾氣智能催化劑。
[0003]鐵酸鑭粉末的製備方法主要有固相反應法、共沉澱法、溶膠-凝膠法、微波協助法等。由於摻雜鈀的鐵酸鑭體系的結構和性能研究工作正在進行中，科學研究對樣品材料的純度、反應配比等均有較高的要求，該體系材料目前的製備方法主要採用醇鹽水解法。
[0004]醇鹽水解法製備摻雜鈀的鐵酸鑭粉末如文獻(Catalysis Today, 2006,117:321-328)報導，乙氧基乙醇鐵、乙氧基乙醇鑭和乙醯丙酮鈀溶解於甲苯中，用去離子水水解，經乾燥得到前驅體粉末，再經焙燒得到產物樣品。
[0005]從技術層面上考慮 ，對於摻雜鈀的鐵酸鑭來說，鈀摻雜量非常有限，僅為B位Fe原子的5-10%左右，若要實現金屬複合氧化物均勻性好，符合化學計量，反應需要在溶液中進行，同時，有機試劑純度高，製備出的氧化物粉體純度也高。從這些方面考慮，採用醇鹽水解法製備摻雜鈀的鐵酸鑭粉末是合適的。但是，醇鹽水解法製備摻雜鈀的鐵酸鑭粉末所用的金屬醇鹽為有機鹽，價格較高，所用的有機試劑是甲苯，有毒性，屬於公安部管制藥品。因此，此製備技術僅適於實驗室少量合成摻雜鈀的鐵酸鑭粉末用於科學研究工作，不具備應用前景。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種成本低廉，具有市場前景，產物樣品純度高，均一性好等優點的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法。
[0007]本發明的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟:
[0008]選取原料硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸、聚乙二醇；
[0009]按比例moZy..molFe}+: molpd^ =1:(1-χ):χ，χ = 0.05-0.1 分別稱取硝酸鑭、硝
酸鐵和硝酸鈀，然後用去離子水分別溶解，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸和聚乙二醇，加入檸檬酸的摩爾量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.0-1.5倍，加入聚乙二醇的重量為檸檬酸重量的0-0.3倍，將溶液混合均勻，得到透明的溶膠，溶膠蒸發水分後得到溼凝膠，溼凝膠經乾燥後得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經焙燒得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
[0010]所述的將溶液混合均勻優選是通過超聲振蕩、磁力攪拌或加熱回流使溶液混合均勻。[0011 ] 所述的加熱回流優選為溶液是80°C以上的加熱回流。
[0012]所述的溶液是80°C以上的加熱回流優選為沸水加熱回流。
[0013]所述的溶膠蒸發水分後得到溼凝膠優選是將溶膠在60-80°C水浴中蒸發掉部分水分得到溼凝膠。
[0014]所述的溼凝膠經乾燥後得到前驅體幹凝膠粉優選是將溼凝膠放入真空乾燥箱中經低溫減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉。
[0015]所述的將溼凝膠放入真空乾燥箱中經低溫減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉優選是將溼凝膠置於真空乾燥箱中，經50-70°C、3-6小時減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉。
[0016]所述的前驅體幹凝膠粉再經焙燒得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末優選是將前驅體幹凝膠粉再經600-900°C焙燒1-4小時得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
[0017]我們採用溶膠-凝膠法合成摻雜鈀的鐵酸鑭粉末，即:將金屬無機鹽溶解於去離子水中使其發生水解，通過水解與縮聚反應製得溶膠和凝膠，再經乾燥和焙燒形成摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。由於溶膠-凝膠法使用無機鹽作原料，無機試劑作為溶劑，價格便宜，與醇鹽水解法相比更具有應用價值。溶膠-凝膠法的反應也是在溶液中進行的，化合物均勻性可達到分子水平，與醇鹽水解法一樣，能夠保證多元組分體系的化學均勻性，同時符合化學計量組成。在製備過程中無需機械混合，產物樣品純度由所使用的化學原料純度決定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的XRD譜；
[0019]圖2是實施例1的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末TEM像；
[0020]圖3是實施例1的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末EDS譜。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0022]以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。
[0023]實施例1:
[0024]原料:硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸，均為分析純。
[0025]按比例..mol…:molpdl+ = l:(l-x):x配比，其中 χ = 0.05，稱取硝酸鑭、硝
酸鐵和硝酸鈀。用去離子水分別溶解硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸，檸檬酸的用量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.3倍。沸水回流，使溶液混合均勻，製得透明的溶膠，溶膠經70°C水浴蒸發掉部分水分後得到粘度較高的溼凝膠，溼凝膠放入真空乾燥箱中經60°C、4小時減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經800°C焙燒I小時得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
[0026]圖1是本實施例的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的X射線衍射(XRD)圖，由圖1可知，產物樣品為純淨單相的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末，結晶度高。圖2是本實施例的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的透射電鏡(TEM)明場像，由圖2可以觀察到，產物樣品分散度較好，粒徑較均勻，粒徑尺寸在IOOnm左右。圖3是本實施例的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的X射線能譜(EDS)圖，由圖3可知，產物樣品的組成元素僅為La、Fe、Pd和O，各組成元素的含量符合配比比例，圖中的Cu和C組分是因測試過程需要將摻雜鈀的鐵酸鑭粉末置於碳膜上，碳膜置於銅網上所致。
[0027]實施例2:
[0028]原料:硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸和聚乙二醇2000均為分析純。
[0029]按比例wo/,λ3+: moll；^: molpdU = 1: (1- χ): χ配比，其中 χ = 0.1，稱取硝酸鑭、硝酸
鐵和硝酸鈀。用去離子水分別溶解硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸和聚乙二醇2000，檸檬酸的量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.0倍，聚乙二醇2000的量為檸檬酸重量的0.05倍，超聲振蕩使溶液混合均勻，製得透明的溶膠，溶膠經60°C水浴蒸發掉部分水分後得到粘度較高的溼凝膠，溼凝膠放入真空乾燥箱中經70°C、3小時減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經700°C焙燒2小時得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
[0030]本實施例製備得到的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末經X射線衍射可知，樣品為純淨單相，結晶度高，經透射電鏡觀察，樣品分散度較好，粒徑較均勻，粒徑尺寸在IOOnm左右，由X射線能譜檢測結果可知，樣品的組成成分僅為La、Fe、Pd和O元素，各組成元素的含量符合配比比例。
[0031]實施例3:
[0032]原料:硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸和聚乙二醇20000均為分析純。
[0033]按比例mo〖/V+: mol P: molpd2+ =1x 配比，其中 χ = 0.08,稱取硝酸鑭、硝
酸鐵和硝酸鈀。用去離子水分別溶解硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸和聚乙二醇20000，檸檬酸的量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.5倍，聚乙二醇20000的量為檸檬酸重量的0.3倍，80°C加熱回流，使溶液混合均勻，製得透明的溶膠，溶膠經80°C水浴蒸發掉部分水分後得到粘度較高的溼凝膠，溼凝膠放入真空乾燥箱中經50°C、6小時減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經600°C焙燒4小時得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
[0034]本實施例製備得到的摻雜鈀的鐵酸鑭粉末經X射線衍射可知，樣品為純淨單相，結晶度高，經透射電鏡觀察，樣品分散度較好，粒徑較均勻，粒徑尺寸在IOOnm左右，由X射線能譜檢測結果可知，樣品的組成成分僅為La、Fe、Pd和O元素，各組成元素的含量符合配比比例。
[0035]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種摻雜鈀的鐵酸鑭粉末的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 選取原料硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鈀、檸檬酸、聚乙二醇； 按比例molLa: molFe: molpd2 = 1: (1- x): x，x = 0.05-0.1分別稱取硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀，然後用去離子水分別溶解，將三種溶液混合後，向其中加入檸檬酸和聚乙二醇，加入檸檬酸的摩爾量為硝酸鑭、硝酸鐵和硝酸鈀總摩爾量的1.0-1.5倍，加入聚乙二醇的重量為檸檬酸重量的0-0.3倍，將溶液混合均勻，得到透明的溶膠，溶膠蒸發水分後得到溼凝膠，溼凝膠經乾燥後得到前驅體幹凝膠粉，前驅體幹凝膠粉再經焙燒得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的將溶液混合均勻是通過超聲振蕩、磁力攪拌或加熱回流使溶液混合均勻。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述的加熱回流為溶液是80°C以上的加熱回流。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述的溶液是80°C以上的加熱回流為沸水加熱回流。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的溶膠蒸發水分後得到溼凝膠是將溶膠在60-80°C水浴中蒸發掉部分水分得到溼凝膠。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的溼凝膠經乾燥後得到前驅體幹凝膠粉是將溼凝膠放入真空乾燥箱中經低溫減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述的將溼凝膠放入真空乾燥箱中經低溫減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉是將溼凝膠置於真空乾燥箱中，經50-70°C、3-6小時減壓乾燥得到前驅體幹凝膠粉。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的前驅體幹凝膠粉再經焙燒得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末是將前驅體幹凝膠粉再經600-900°C焙燒1-4小時得到摻雜鈀的鐵酸鑭粉末。
【文檔編號】C01G49/00GK103922415SQ201310011384
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月10日 優先權日:2013年1月10日
【發明者】段迎文 申請人:蘭州大學