一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法
2023-09-22 01:12:25 2
一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其以鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯劑為原料，在甲醇水混合溶液中充分溶解，然後在一定溫度下交聯反應後交聯反應，和熔鹽混和並且研磨使其充分混合均勻，高溫反應後，溫度下降至室溫後再進行水洗乾燥，即得到鉭酸鑭粉體。鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯劑的摩爾比為3∶2∶1∶6∶20～200。鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。交聯劑為尿素或者檸檬酸中的一種或其混合物。本發明工藝簡便易行，純度高，製備成本低，適合批量生產。所製備的產品可以用於鐵電、光電、光催化以及燃料電池等領域。
【專利說明】一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於無機非金屬材料的製備【技術領域】，具體地說是涉及一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法。
【背景技術】
[0002]鈣鈦礦類型的化合物的分子通式為ABO3,此類化合物最早被發現是存在於鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaT13)化合物，因此而得名。因鈣鈦礦類化合物晶體結構上有許多特性，在凝聚態物理和化工催化方面應用及研究很廣泛。其晶結構中A位一般是稀土或鹼土元素離子，B位為過渡元素離子，A位和B位皆可被半徑相近的其它金屬離子部分取代而保持其晶體結構基本不變。由於此類化合物具有穩定的晶體結構，作為一種重要的功能材料，在環境保護和工業催化等領域具有很大的開發潛力。鉭鎂酸鑭(LaMg2/3Ta1/303)是一種重要的無鉛類鈣鈦礦型材料(A位置是La;B位置是Mg2/3Ta1/3)。主要應用於光催化、離子傳感、磁阻材料、燃料電池等領域。傳統的製備鉭鎂酸鑭粉體的固相反應技術耗時較長且需要高溫條件，反應通常是在1100?1300° C下進行，從而限制了鉭鎂酸鑭粉體的生產。
【發明內容】
[0003]本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種工藝簡單，目的產物收率高，製備成本低，操作工藝簡單，分散性好的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法。本發明通過利用交聯劑，實現了低溫固相煅燒製取純相鉭鎂酸鑭粉體的工藝過程。通過多組對比試驗，發現了交聯劑在反應中起著重要作用，利用其在反應中的熔化與燃燒放熱成功的生成了具有良好結晶度的鉭鎂酸鑭粉體。本發明製備方法同樣可以應用於和鉭鎂酸鑭相似的其它功能材料的化學合成研究，且具有廣闊的應用前景。
[0004]為達到上述目的，本發明是這樣實現的。
[0005]一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，系將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和交聯劑在甲醇水混合溶液中充分溶解，在一定溫度下進行交聯反應，接續與熔鹽混和並且研磨使其充分混合均勻，高溫反應後，溫度下降至室溫，再進行水洗乾燥，即得到鉭酸鑭粉體。
[0006]作為一種優選方案，本發明所述的鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯劑的摩爾比為3: 2:1: 6: 20 ?200。
[0007]作為另一種優選方案，本發明所述鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。
[0008]進一步地，本發明所述的鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。
[0009]進一步地，本發明所述的鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。
[0010]更進一步地，本發明所述的交聯劑為尿素或者檸檬酸中的一種或其混合物。
[0011]再進一步地，所述的交聯反應溫度在150?500 ° C，交聯反應時間為I?10 h。
[0012]再其次，所述的高溫的反應溫度在600?1000 ° C，反應時間為4?24 h。
[0013]本發明所述熔鹽為氯化鈉與氯化鉀的混合物；氯化鈉與氯化鉀的摩爾比為1:1。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下特點。
[0015](I)本發明工藝路線簡單，製備成本低，操作容易控制，具有較高的生產效率。
[0016](2)本發明製備的目的產物鉭鎂酸鑭粉體，其純度高，雜質含量低，分散性好，可滿足現代工業對鉭鎂酸鑭粉體產品的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。本發明的保護範圍不僅局限於下列內容的表述。
[0018]圖1為本發明所製備的鉭鎂酸鑭粉體的X射線衍射圖。
[0019]圖2為本發明所製備的鉭鎂酸鑭粉體的紫外可見光譜圖。
[0020]圖3為本發明所製備的鉭鎂酸鑭粉體的禁帶寬度圖。
[0021]圖4為本發明所製備的鉭鎂酸鑭粉體作為光催化劑的催化活性表徵圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明以鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯劑為原料。原料按照一定的摩爾配比，在甲醇水混合溶液(體積比1:1)中充分溶解，然後在一定溫度下交聯反應後，和熔鹽(氯化鈉和氯化鉀摩爾比1:1的混合物)混和並且研磨使其充分混合均勻，高溫反應後，溫度下降至室溫後再進行水洗乾燥，即得到鉭酸鑭粉體，其製備步驟是。
[0023](I)將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯劑按照一定的摩爾比稱量後，放入在醇水混合溶液中充分溶解，時間大於30分鐘。
[0024](2)將上述溶液，在150?500 ° C，交聯反應I?10 h。
[0025](3)自然冷卻至室溫，和熔鹽(氯化鈉和氯化鉀摩爾比1:1的混合物)混合後，放入研缽中研磨細緻使其混合均勻，研磨時間於30分鐘。
[0026](4)將上述的混合物裝入坩堝中後放入箱式電阻爐中，煅燒反應，反應溫度600?1000 ° C，反應時間為4?24 h，即製得鉭鎂酸鑭粉體。
[0027]參見圖1至4所示，本發明將製備所得的鉭鎂酸鑭粉體進行XRD和紫外可見光譜分析，其結果是，所得產品鉭鎂酸鑭粉體XRD衍射花樣與標準譜圖一致，且結晶度很強(圖1)。所得產品鉭鎂酸鑭粉體的吸收邊在267 nm左右(圖2)，禁帶寬度約4.64 eV (圖3)。且在紫外光條件下(主波長254 nm),—定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中,在光催化水產氫的反應模型中有很高的催化活性(圖4)。
[0028]實施例1。
[0029]將硝酸鑭、氯化鉭、硝酸鎂和檸檬酸準確稱量後放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時間大於30分鐘。將該溶液，在450 ° C，交聯反應4 h，反應後，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合後，放入研缽中研磨細緻，研磨時間30分鐘。上述硝酸鑭、氯化鉭、硝酸鎂、熔鹽和檸檬酸的摩爾比為3: 2:1: 6: 50。將上述的混合物裝入坩堝中後放入箱式電阻爐中，煅燒反應，反應溫度800 ° C，反應時間為4 h，冷卻後水洗乾燥，即制鉭鎂酸鑭粉體。其產品純度不低於99.79%，雜質含量:碳小於0.11% ;氯小於0.07%。在紫外光條件下(主波長254 nm), 一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產氫的效率為17.8 mmol/h(圖4所示)。
[0030]實施例2。
[0031]將氯化鑭、氯化鉭、氯化鎂和尿素準確稱量後放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時間大於30分鐘。將該溶液，在200 ° C，交聯反應8 h，反應後，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合後，放入研缽中研磨細緻，研磨時間30分鐘。上述氯化鑭、氯化鉭、氯化鎂、熔鹽和尿素的摩爾比為
3: 2: 1:6: 100。將上述的混合物裝入坩堝中後放入箱式電阻爐中，煅燒反應，反應溫度900 ° C，反應時間為12 h，冷卻後水洗乾燥，即制鉭鎂酸鑭粉體。其產品純度不低於99.69%，雜質含量:碳小於0.13% ;氯小於0.12%。在紫外光條件下(主波長254 nm), 一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產氫的效率為15.2 mmol/h。
[0032]實施例3。
[0033]將硝酸鑭、五乙氧基鉭、硝酸鎂和檸檬酸準確稱量後放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時間大於30分鐘。將該溶液，在500 ° C，交聯反應10 h，反應後，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合後，放入研缽中研磨細緻，研磨時間30分鐘。上述硝酸鑭、五乙氧基鉭、硝酸鎂、熔鹽和檸檬酸的摩爾比為3: 2:1: 6: 50。將上述的混合物裝入坩堝中後放入箱式電阻爐中，煅燒反應，反應溫度1000 ° C，反應時間為24 h，冷卻後水洗乾燥，即制鈧酸釔粉體。其產品純度不低於99.85%，雜質含量:碳小於0.08% ;氯小於0.05%。在紫外光條件下(主波長254 nm),一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產氫的效率為16.5 mmol/h。
[0034]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於，將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和交聯劑在甲醇水混合溶液中充分溶解，在一定溫度下進行交聯反應，接續與熔鹽混和並且研磨使其充分混合均勻，高溫反應後，溫度下降至室溫，再進行水洗乾燥，即得到鉭酸鑭粉體。
2.根據權利要求1所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述的鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯劑的摩爾比為3:2:1:6: 20?200。
3.根據權利要求2所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。
4.根據權利要求3所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。
5.根據權利要求4所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。
6.根據權利要求5所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述交聯劑為尿素或檸檬酸的一種或其混合物。
7.根據權利要求1?6之任一所述的鉭鎂酸鑭粉體製備方法，其特徵在於:所述的交聯反應溫度在150?500 ° C，交聯反應時間為I?10 h。
8.根據權利要求7所述的鉭鎂酸鑭粉體製備方法，其特徵在於:所述的高溫的反應溫度在600?1000。C，反應時間為4?24 h。
9.根據權利要求8所述的鉭鎂酸鑭粉體的製備方法，其特徵在於:所述熔鹽為氯化鈉與氯化鉀的混合物；氯化鈉與氯化鉀的摩爾比為1:1。
【文檔編號】B01J23/20GK104229890SQ201410494155
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】張 傑, 許家勝 申請人:渤海大學