一種用燃燒法合成納米La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/La<sub>2</sub>O<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>複合材料的方法
2023-05-04 11:20:41
專利名稱：一種用燃燒法合成納米La2O3/La2O2CO3複合材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種用燃燒法合成納米La203/La202C03複合材料的方法，屬納米La2O3/ La2O2CO3複合材料的製備技術領域。
背景技術：
La2O3在催化劑中的應用包括石油化工和汽車尾氣淨化催化劑兩大類。前者如在 MgCHSiO2催化劑中加入小於10%的La2O3可將油品中的辛烷值提高1. 0倍，利於油品的使 用。又如在原油提煉為汽油中，採用含28%的La2O3混合氯化稀土作催化劑時，可提高煉油 的生產能力和油品質量。後者如在三元貴金屬催化劑中加入La2O3作為活性組分，可提高催 化劑的活性作用，使催化性能更好，利於對汽車尾氣中的碳氫、碳氧、氮氧化合物的轉化，即 淨化效果更好，從而保護了人們的生活環境。La2O2CO3可以與在催化劑表面形成的積炭發生 反應，從而降低催化劑上的積炭量，提高催化劑的穩定性，因此納米La203/La202C03M合活性 組分在石油化工和汽車尾氣淨化催化劑中具有催化、清除積碳和增加載體熱穩定性的三重 作用。燃燒合成是利用化學反應自身放熱使反應自行維持下去，在凝膠狀態製備材料的 技術。燃燒合成技術在利用特定的點火溫度點燃粉末壓坯，產生化學反應，化學反應放出大 量的生成熱使得鄰近的粉末溫度驟然升高，進一步引發化學反應，從而使反應能夠自行維 持下去。化學反應以燃燒波的形式蔓延通過整個反應物，燃燒波推行前移時反應物轉變成 產物。燃燒合成技術同以往其他的工藝相比具有突出的優點①工藝簡單，節約能源，成本 低；②由於合成反應溫度一般高達上千度，反應體系中一些雜質可以揮發掉；③反應時間 很短，燃燒波的蔓延速度很快，一般在幾 幾十秒內就可以完成反應。採用低溫燃燒法製備 納米La203/La202C03複合材料的方法未見報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種用燃燒法合成納米La203/La202C03複合材料的方法，用 該方法製得的納米La203/La202C03複合材料，由於反應時間短、溫度低，有利於粒子的細化， 降低了粒子間的團聚程度，通過控制原料配比、溶液PH值，可製備粒徑不同的納米La2O3/ La2O2CO3複合產物，結合設定自蔓燃後煅燒溫度和恆溫煅燒時間可控制La2O3Zla2O2CO3組分 的比例。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案原料為La(NO3)3 · 6H20(A. R)、一水 合檸檬酸；以六水合硝酸鑭和一水合檸檬酸分別為鑭源和絡合劑，取一水合檸檬酸加入水 中，攪拌溶解，再加入六水合硝酸鑭，攪拌溶解，得檸檬酸_硝酸鑭溶液，形成檸檬酸和鑭的 配合物，檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為(1 1.5) 1，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的ρΗ 值在2 6之間，室溫下得到溶膠，將其放入馬弗爐加熱到發生自蔓延燃燒並在60(TC 720°C煅燒1 5小時，得到膨鬆粉末狀產物，即納米La203/La202C03複合產物。納米La203/La202C03複合產物中La2O3在空氣中是不穩定的，在自然吸潮情況下極易和空氣中的H2O發生反應生成La(OH)3，特別是產物中的La2O3為納米態，具有比大晶粒 La2O3更強的表面反應活性，在空氣中放置若干天后，其中的La2O3物相的特徵譜在XRD譜中 已經基本不見，生成了 La (OH) 3/La202C03複合產物，但這個過程是可逆的，將產物在600°C 700°C煅燒1 5小時後即可轉化為La203/La202C03複合產物。本發明與現有製備工藝相比具有以下優點1、本發明採用原料價格低廉，製備成本低，操作過程簡單，設備要求低，產率高，經 濟合理，容易實現工業化生產。2、本發明通過凝膠的自蔓延燃燒和控制適當的煅燒溫度和煅燒時間即可得到納 米La203/La202C03複合產物，由於反應時間短、溫度低，有利於粒子的細化，降低了粒子間的 團聚程度。3、通過控制原料配比、溶液PH值，可製備粒徑不同的納米La203/La202C03複合產 物，結合設定自蔓燃後煅燒溫度和恆溫煅燒時間可控制La203/La202C03組分的比例，且產物 的平均粒徑在30nm IOOnm之間可控，控制過程易於操作。
圖1中的①、②和③為對應實施方式4、3和2的納米La203/La202C03複合產物的X 射線衍射譜圖(XRD)。
具體實施例方式實施方式1分別稱量一定量的六水合硝酸鑭和一水合檸檬酸，使檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為 1 1，分別溶解於相同體積的蒸餾水中，加熱並攪拌使其充分溶解，將二者溶液混合併攪 拌至充分混合，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的PH = 2，室溫下得到溶膠，置於馬弗爐中 加熱至自蔓燃燃燒，並繼續加熱至650°C下鍛燒3小時，XRD譜圖分析結果表明產物為La2O3/ La2O2CO3複合產物，根據Scherrer公式計算，粒徑大小在40nm左右。實施方式2分別稱量一定量的六水合硝酸鑭、一水合檸檬酸，使檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為 1.2 1，分別溶解於相同體積的蒸餾水中，加熱並攪拌使其充分溶解，將二者溶液混合再 次攪拌使充分混合，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的PH = 3，室溫下得到溶膠，置於馬弗 爐中加熱至自蔓燃燃燒，並繼續加熱至600°C下鍛燒2小時，XRD譜圖分析結果表明產物為 納米La203/La202C03複合產物。實施方式3分別稱量一定量的六水合硝酸鑭、一水合檸檬酸，使檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為 1.5 1，分別溶解於相同體積的蒸餾水中，加熱並攪拌使其充分溶解，將二者溶液混合再 次攪拌使充分混合，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的PH = 4，室溫下得到溶膠，置於馬弗 爐中加熱至自蔓燃燃燒，並繼續加熱至650°C下鍛燒2小時，XRD譜圖分析結果表明產物為 納米La203/La202C03複合產物。實施方式4分別稱量一定量的六水合硝酸鑭、一水合檸檬酸，使檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為1.5 1，分別溶解於相同體積的蒸餾水中，加熱並攪拌使其充分溶解，將二者溶液混合再 次攪拌使充分混合，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的PH = 4，室溫下得到溶膠，置於馬弗 爐中加熱至自蔓燃燃燒，並繼續加熱至700°C下鍛燒1小時，XRD譜圖分析結果表明產物為 納米La203/La202C03複合產物。實施方式5根據上述實施方式1 4得到的納米La203/La202C03複合產物，在自然吸潮情況 下，放置數天後的產物，對其進行XRD分析，結果表明，La2O3和空氣中的H2O發生了反應生成 La (OH) 3，其中的La2O3物相的特徵譜在XRD譜中 已經基本不見，生成了 La (OH) 3/La202C03復 合產物，但這個過程是可逆的，將產物在650°C煅燒2小時後可轉化為La203/La202C03複合產 物。
權利要求
一種用燃燒法合成納米La2O3/La2O2CO3複合材料的方法，其特徵在於，以六水合硝酸鑭和一水合檸檬酸分別為鑭源和絡合劑，取一水合檸檬酸加入水中，攪拌溶解，再加入六水合硝酸鑭，攪拌溶解，得檸檬酸-硝酸鑭溶液，形成檸檬酸和鑭的配合物，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的pH值，室溫下得到溶液的溶膠，將其放入馬弗爐加熱到發生自蔓延燃燒並在一定溫度下煅燒，得到膨鬆粉末狀的納米La2O3/La2O2CO3複合產物。
2.根據權利1要求所述的用燃燒法合成納米La203/La202C03複合材料的方法，其特徵在 於檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為(1 1.5) 1，調節溶液的pH = 2 6，室溫下得到溶膠。
3.根據權利1要求所述的用燃燒法合成納米La203/La202C03複合材料的方法，其特徵在 於，將根據權利2要求所述方法得到的溶膠置於馬弗爐中加熱至自蔓燃燃燒，並繼續加熱 至600°C 720°C下恆溫鍛燒1 3小時。
4.根據權利1要求所述的用燃燒法合成的納米La203/La202C03複合材料，複合產物中的 La2O3在空氣中是不穩定的，在自然吸潮情況下極易和空氣中的H2O發生反應生成La(OH)3, La203/La202C03複合產物在空氣中放置若干天后，生成了 La (OH) 3/La202C03複合產物，但這個 過程是可逆的，將發生相變的產物在600°C 700°C煅燒1 5小時可轉化為La203/La202C03 複合產物。
全文摘要
本發明涉及一種用燃燒法合成納米La2O3/La2O2CO3複合材料的方法，原料為La(NO3)3·6H2O(A.R)、一水合檸檬酸；以六水合硝酸鑭和一水合檸檬酸分別為鑭源和絡合劑，加入水中，攪拌溶解，得檸檬酸-硝酸鑭溶液，形成檸檬酸和鑭的配合物，檸檬酸與硝酸鑭的摩爾比為1～1.5∶1左右，向所述溶液滴加氨水，調節溶液的pH值在2～6之間，室溫下得到溶膠，將其放入馬弗爐加熱到發生自蔓延燃燒並在600℃～720℃煅燒1～5小時，得到膨鬆粉末狀產物，即納米La2O3/La2O2CO3複合產物。通過控制原料配比、溶液pH值、煅燒溫度和煅燒時間，可控制La2O3/La2O2CO3組分的比例和粒徑。
文檔編號B01J37/08GK101822976SQ20101013600
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者儲剛, 吳鉗, 張海瑞, 張輝, 張靜, 王亞嬌, 謝豔楠, 郭琴 申請人:遼寧石油化工大學