單晶鈣鈦礦型複合氧化物La的製作方法

2023-06-17 05:47:21 3

專利名稱：單晶鈣鈦礦型複合氧化物La的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單晶鈣鈦礦型複合氧化物納米線和納米棒的製備方法，具體地說涉及利用水熱合成法製備單晶鈣鈦礦型複合氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線和納米棒的方法，屬於催化領域。
背景技術：
在研究過的複合氧化物中，鈣鈦礦型氧化物尤為引人注目。通過化學剪裁的方法，人們可以設計出具有獨特物理性質(如鐵磁性、鐵電性、超導性、熱導性、吸附性等)的、高性能的鈣鈦礦型複合氧化物材料。這使得此類材料在催化氧化、多相催化、催化加氫、加氫裂解、光催化、固體燃料電池及化學傳感器等方面得到了廣泛的研究和應用。
通常，製備鈣鈦礦型複合氧化物均採用溶膠凝膠法、共沉澱法、微乳液法等，但這些方法製得粒子的比表面積較小且粒子形貌難以控制。儘管近年來發展起來的模板合成法有利於在較大程度上實現對粒子形貌、粒徑尺寸及其分布的控制，但還是受到模板劑本身性質的限制(Levy，et al.Appl.Phys.Lett.，2003，83(25)5427；Leyva，et al.J.Solid State Chem.，2004，1773949)。這些硬模板法製備工藝繁瑣，成本高。直到最近，人們採用水熱合成法製備了立方結構的鈣鈦礦型氧化物La0.5Sr0.5MnO3納米線和La0.5Ba0.5MnO3納米塊(Liu J.B.，et al.Mater.Res.Bull.，2003，38817；Urban J.J.，et al.Nano.Lett.，2004，4(8)1547)。由於Co與Mn的物化性質存在較大差異，採用文獻報導的方法難以合成鈷系鈣鈦礦型氧化物單相晶體結構，又由於鈷系鈣鈦礦型氧化物在多相催化、固體傳感器及固體燃料電池等方面表現出更好的性能，特別是特定形貌的單晶鈷系鈣鈦礦型氧化物具有獨特的物化性質。因此，尋求製備特定形貌(納米線、納米棒、納米管等)的單晶鈷系鈣鈦礦型氧化物的方法具有重要的意義。迄今為止，有關La1-xSrxCoO3納米線和納米棒的製備背景技術沒有報導過。

發明內容
本發明的目的在於提供一種單晶鈣鈦礦型複合氧化物納米線和納米棒的製備方法，本發明製得的目標產物為高結晶度的單相單晶鈣鈦礦型複合氧化物納米線和納米棒粒子。
本發明提供的單晶鈣鈦礦型複合氧化物納米線和納米棒的製備方法，在攪拌條件下，以La、Sr、Co的可溶性金屬鹽為原料，以KOH為沉澱劑，將KOH加至La、Sr、Co的可溶性金屬鹽組成的混合溶液中，形成沉澱，持續攪拌均勻後，轉移至超聲波清洗器中超聲波分散，將之轉移至密封性反應釜中，再放入恆溫箱裡於250℃保溫50h，之後自然冷卻至室溫，將得到的產物過濾、去離子水洗滌、乾燥、研磨，在空氣氣氛中以1℃/min的升溫速率先後於400℃灼燒2h和650～900℃灼燒2h後即得納米線狀或納米棒狀單晶鈣鈦礦型複合氧化物La0.6Sr0.4CoO3黑色粉末。
將所得黑色粉末產物用D8 ADVANCE型X射線衍射儀(XRD)、JEOL JSM6500F型高分辨掃描電子顯微鏡(HRSEM)、JEOL-2010型透射電子顯微鏡(TEM)和選區電子衍射(SAED)等技術進行表徵。結果表明，採用本方法所製得樣品為單相單晶鈣鈦礦型複合氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線和納米棒，其中納米線長為600～3500nm，直徑為15～35nm，納米棒長為120～750nm，直徑為20～300nm。


為進一步了解本發明，下面以實施例作詳細說明，並給出附圖描述本發明得到的納米線狀和納米棒狀鈣鈦礦型複合氧化物，其中圖1為La0.6Sr0.4CoO3樣品的XRD譜圖。其中曲線(a)La0.6Sr0.4CoO3實施例1；曲線(b)La0.6Sr0.4CoO3實施例2；曲線(c)La0.6Sr0.4CoO3實施例3。
圖2(a)、(b)分別為La0.6Sr0.4CoO3實施例1樣品的HRSEM和TEM照片。其中圖2(b)中的插圖為SAED圖案。
圖3(a)、(b)分別為La0.6Sr0.4CoO3實施例2樣品的HRSEM和TEM照片。其中圖3(b)中的插圖為SAED圖案。
圖4(a)、(b)分別為La0.6Sr0.4CoO3實施例3樣品的HRSEM和TEM照片。其中圖4(b)中的插圖為SAED圖案。
具體實施例方式
實施例1在常溫、常壓和磁力攪拌條件下，將0.006mol La(NO3)3·6H2O和0.004mol Sr(NO3)2，溶於30ml去離子水中，持續攪拌10min後，向上述溶液中加入0.010mol Co(NO3)2·6H2O，繼續攪拌15min，將0.350mol KOH緩慢加入到上述混合溶液中，持續攪拌1h後，轉移至超聲波清洗器中，超聲波分散1h後，將之轉移至內襯為聚四氟乙烯的不鏽鋼反應釜中(60％體積填充量)，再放入恆溫箱裡於250℃保溫50h，之後自然冷卻至室溫，將得到的產物過濾、去離子水洗滌4～5次、乾燥(120℃，12h)、研磨均勻後得到目標產物前驅體，置於馬弗爐中在空氣氣氛中以1℃/min的升溫速率先後於400℃灼燒2h和650℃灼燒2h，即得單相單晶鈣鈦礦型氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線，線長為600～3500nm，直徑為15～30nm。
實施例2按照實施例1得到目標產物前驅體，將之放入馬弗爐中在空氣氛圍中以1℃/min的速率進行程序升溫並在400℃恆溫灼燒2h和在800℃恆溫灼燒2h，得到單相單晶鈣鈦礦型氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線和納米棒，其中產物粒子以納米線為主，納米線長為450～1500nm，直徑為15～35nm，納米棒長為200～500nm，直徑為20～85nm。
實施例3按照實施例1製得目標產物前驅體，將其置於馬弗爐中在空氣氛圍中以1℃/min的速率進行程序升溫熱處理，先在400℃恆溫灼燒2h，而後在900℃恆溫灼燒2h，得到單相單晶鈣鈦礦型氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米棒，納米棒長為120～750nm，直徑為55～300nm。
權利要求
1.一種單晶鈣鈦礦型複合氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線和納米棒製備方法，其特徵在於，在攪拌條件下，以La、Sr、Co的可溶性金屬鹽為原料，以KOH為沉澱劑，將KOH加至La、Sr、Co的可溶性金屬鹽組成的混合溶液中，形成沉澱，持續攪拌均勻後，轉移至超聲波清洗器中超聲波分散，將之轉移至密封性反應釜中，再放入恆溫箱裡於250℃保溫50h，之後自然冷卻至室溫，將得到的產物過濾、去離子水洗滌、乾燥、研磨，在空氣氣氛中以1℃/min的升溫速率先後於400℃灼燒2h和650～900℃灼燒2h後即得到單晶鈣鈦礦型氧化物La0.6Sr0.4CoO3納米線或納米棒。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述可溶性金屬鑭鹽為硝酸鹽、醋酸鹽或鹽酸鹽；所述可溶性金屬鍶鹽為硝酸鹽、醋酸鹽；所述可溶性金屬鈷鹽為硝酸鹽、醋酸鹽。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述方法可以應用於其他單晶鈣鈦礦型複合氧化物ABO3及類鈣鈦礦型複合氧化物A2BO4納米線和納米棒的製備，其中A為La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er，B為Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu。
全文摘要
單晶鈣鈦礦型複合氧化物La
文檔編號C30B29/00GK1974887SQ20061011443
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月10日 優先權日2006年11月10日
發明者戴洪興, 鄧積光, 張悅, 何洪, 訾學紅 申請人:北京工業大學