共沉澱法製備銅酸鑭(La₂CuO₄)粉體的方法

2023-07-05 09:15:31 2

專利名稱：共沉澱法製備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法
技術領域：
本發明涉及一種銅酸鑭粉體的製備方法，具體涉及一種共沉澱法製備銅酸鑭 (La2CuO4)粉體的方法。
背景技術：
La2CuO4是由鈣鈦礦層(ABO3)和鹽巖層(AO)沿c軸方向以1 1的比例相互交疊而成的層狀類鈣鈦礦型(A2BO4)複合氧化物，它是一種ρ型半導體材料。由於La2CuO4是兩種不同結構的交替組合，除具有與ABO3鈣鈦礦結構相類似的一些性能外，還具有一系列的獨特性能，如層狀結構、超導性和高效催化性能等。同ABO3相比，A2BO4型氧化物中AO巖鹽層的存在，使ABO3層中的BO6八面體發生畸變，從而在較大的彈性範圍內使結構穩定。A2BO4 型複合氧化物本身是一種非整比化合物，結構中可能存在著氧空位，使其具有氣敏性，成為優良的半導體傳感器。在超導材料方面，人們期望獲得轉變溫度T。高的新材料，以達到大規模應用的目的，這種研究使得超導體系由最初的金屬元素組成的元素超導體擴展到化合物和合金超導體、有機物超導體、重費米子超導體等種類繁多，數目龐大的超導家族。在如此眾多的超導體中，超導轉變溫度的提高卻不盡人意。這種狀況直到1986年Bednorz和MUller在 Ba-La-Cu-O氧化物中發現35K的超導轉變溫度後才得以改變。由於高溫超導理論還沒有很好的建立，探索工作的進展是緩慢的。雖然新超導體和更高溫度超導性時有報導，但真正的新突破還沒有取得，但由於La2CuO4體系結構和化學成份簡單，可摻雜範圍廣，是研究超導機理理想的材料，因而受到廣泛的重視。此外，La2CuO4在汽車尾氣催化淨化、氮氧化物催化消除、有機物催化氧化等領域也具有良好的應用前景。目前所報導的製備La2CuO4的方法主要有固態反應法[YANG Dongsheng， WU Baimei，ZHENG ffeihua, et al. THERMAL CONDUCTIVITY OF EXCES S—OXYGEN—DOPED La2CuO4 [J]. CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS, 2001, 23 (1) 44-47],自蔓延燃燒法[WANG Xiaohui, ZHOU Yanchun. Preparation of La2CuO4 precursor powers by self-propagating combustion synthesis and their crystallization[J]. Chinese Juournal of Material Research. 2001,15(4) :387_393·]，水熱法[ZHANG Yue, ZHANG Lei, DENG Jiguang, et al. Hydrothermal fabrication and catalytic performance of single-crystalline La2_xSrxCu04(x = 0,1)withspecific morphologies for methane oxidation[J]. Chinese Journal of Catalysis,2009,30(4) 347-354.]等。但這些方法都存在著自身的不足之處，例如，固態反應法為了獲得純度高的目標產物，反應物粉應該足夠細，且需要在高溫下長時間焙燒以及多次中間研磨，該方法耗費時間，且在產物中有較多的雜質相；對於自蔓延燃燒法，燃燒反應十分劇烈，燃燒溫度較高，反應過程快，不好控制，產品易於燒結，且產品中極有可能出現非平衡相或亞穩相；對於水熱法，由於反應在密閉的容器中進行，無法觀察生長過程，不直觀，且設備要求高(耐高溫高壓的鋼材，耐腐蝕的內襯)，技術難度大(溫壓控制嚴格)，安全性能差。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠降低製備成本，操作簡單、反應周期短，重複性好的共沉澱法製備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，本發明的方法能夠製備出粒徑小，分布範圍窄的L a2CuO4粉體。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶於50ml IOOml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為0. 8mol/L 2. Omol/L的溶液A ；2)按La3+ Cu2+ = 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質量2% 6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌，使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為lmol/L 5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在3ml/min 5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的 PH值在7 11，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在70。C 100°C下乾燥，得到前驅體；5)將前驅體乾燥後在馬弗爐中於400°C 1000°C下熱處理2h 8h，隨爐冷卻後取出，研磨後得到La2CuO4粉體。本發明採用共沉澱法製備La2CuO4粉體，它的優點是可以製備粒度分布範圍窄、顆粒尺寸可控、形貌規則、活性較高的超細粉體，所製備的La2CuO4粉體可以達到微米級甚至納米級，而且具有工藝簡單、周期較短、成本低，可以達到實用化的目的。


圖1為實施例1所製備的La2CuO4粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜。圖2為實施例1所製備的La2CuO4粉體的掃描電鏡(SEM)圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶於55ml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為 1.4mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質量3%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌， 使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為3mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在4ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的pH值在9，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在100°C下乾燥，得到前驅體；
5)將前驅體乾燥後 在馬弗爐中於700°C下熱處理2h，隨爐冷卻後取出，研磨後得到La2CuO4粉體。由圖1可以看出，產物為純相的La2CuO4，由圖2可以看出，產物為球狀顆粒，並相互連接成棒狀。實施例2 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶於70ml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為 2mol/L的溶液A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質量4%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌， 使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為4mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的pH值在10，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在90°C下乾燥，得到前驅體；5)將前驅體乾燥後在馬弗爐中於600°C下熱處理6h，隨爐冷卻後取出，研磨後得到La2CuO4粉體。實施例3:1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶於IOOml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質量2%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌， 使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在3ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的pH值在7，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在70°C下乾燥，得到前驅體；5)將前驅體乾燥後在馬弗爐中於400°C下熱處理8h，隨爐冷卻後取出，研磨後得到La2CuO4粉體。實施例4 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶於50ml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為 1.6mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質量6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌， 使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為lmol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的pH值在11，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在80°C下乾燥，得到前驅體；5)將前驅體乾燥後在馬弗爐中於1000°C下熱處理4h，隨爐冷卻後取出，研磨後得到La2CuO 4粉體。
權利要求
1.共沉澱法製備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，其特徵在於1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3· 6H20)溶於50ml IOOml蒸餾水中製成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 2. Omol/L 的溶液 A ；2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3CH2O)得溶液B ；3)向溶液B中加入溶液B質量2% 6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分攪拌，使其混合均勻得溶液C;4)將濃度為lmol/L 5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，滴定速度控制在3ml/min 5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉澱，控制反應體系的pH 值在7 11，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物在70°C 100°C下乾燥，得到前驅體；5)將前驅體乾燥後在馬弗爐中於400°C 1000°C下熱處理2h 8h，隨爐冷卻後取出， 研磨後得到La2CuO4粉體。
全文摘要
共沉澱法製備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，將硝酸鑭溶於蒸餾水中得溶液A；向溶液A中加入硝酸銅得溶液B；向溶液B中加入聚乙二醇得溶液C；將氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進行共沉澱反應，控制反應體系的pH值在7～11，沉澱物用蒸餾水和無水乙醇反覆洗滌，抽濾後的沉澱物乾燥得前驅體；將前驅體乾燥後在馬弗爐中於熱處理後隨爐冷卻，研磨後得到La2CuO4粉體。本發明採用共沉澱法製備La2CuO4粉體，它的優點是可以製備粒度分布範圍窄、顆粒尺寸可控、形貌規則、活性較高的超細粉體，所製備的La2CuO4粉體可以達到微米級甚至納米級，而且具有工藝簡單、周期較短、成本低，可以達到實用化的目的。
文檔編號C01G3/00GK102408122SQ201110374929
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者吳建鵬, 孫瑩, 曹麗雲, 李意峰, 黃劍鋒 申請人:陝西科技大學