銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法
2024-02-24 04:32:15 1
專利名稱：銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法
技術領域：
本發明屬於催化劑的製備方法，具體涉及一種銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法。
背景技術：
天然氣由於其含碳量低，燃燒時產生的溫室氣體CO2的量較少，成為一種較為理想的燃料。但是，天然氣高溫燃燒產生大量的N0X，排入大氣會嚴重汙染環境。藉助於催化劑的作用，天然氣可在較低溫度下燃燒，從而避免因高溫而使空氣中的N2氧化成N0X，實現天然氣高效燃燒、超低排放過程，因此，催化氧化是一項環境友好且具有良好應用前景的綠色技術。用於甲烷氧化的傳統催化劑為負載型貴金屬，雖具有優良的低溫催化活性，但存在價格昂貴、高溫易燒結等缺點，因此，研發價廉且熱穩定性好的新型高性能催化材料具有重要
眉、ο類鈣鈦礦型複合金屬氧化物I^2CuO4,具有良好的催化活性和熱穩定性，並且化學組成和結構簡單，易於控制，適於作為催化氧化及其母相材料。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-0XYGEN—D0PED 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)with specific morphologies formethane 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，安全性能差，反應周期長。
發明內容
本發明的目的是提出一種銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法，採用此方法在較低的熱處理溫度下製備納米級La2CuO4粉體，所製備的La2CuO4結晶良好，形貌完整，可重複性好，並且工藝簡單，製備周期較短。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是1)按2 1的摩爾比將分析純的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去離子水溶解，配製成總金屬離子濃度為0. 3mol/L 2. 0mol/L溶液A ；
2)按檸檬酸與金屬離子總和為(0.2 1.8) 1的摩爾比向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH = 1. 4 2. 8攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C ；4)前驅體C研磨後置於馬弗爐中，以3 10°C/min的升溫速率，自室溫升溫至 350°C 700°C，保溫0.證 證，隨爐冷卻至室溫，用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。真空冷凍乾燥法(VFD)是一種直接從溶液、溶膠或凝膠脫除水分，製備粒徑小、團聚少、分散均勻的超細粉體的一種新方法。真空冷凍乾燥物料由於升華了的水分空間還存在，因而具有多孔性、速溶性和復水性，且物料的比表面積大，孔容高。在升華過程中溶於水的可溶性物質就地析出，溶於水的無機鹽還均勻地存在，避免了一般乾燥方法中因物料內部水分向表面遷移而發生的團聚現象。本發明通過真空冷凍乾燥法，製備出納米級的 La2CuO4粉體，由於本發明採用冷凍乾燥的製備工藝，所製備的La2CuO4結晶良好，形貌完整， 可重複性好，並且工藝簡單，製備周期較短，適合大規模生產。
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粉體的透射電鏡(TEM)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)按2 1的摩爾比將分析純的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去離子水溶解，配製成總金屬離子濃度為0. 9mol/L溶液A ；2)按檸檬酸與金屬離子總和為1. 5 1的摩爾比向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH = 1. 8攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C ；4)前驅體C研磨後置於馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率，自室溫升溫至550°C， 保溫2h，隨爐冷卻至室溫，用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。由圖1可以看出，產物為單一相的Lei2CuO4，由圖2可以看出，晶粒尺寸為30nm 60nmo實施例2 1)按2 1的摩爾比將分析純的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去離子水溶解，配製成總金屬離子濃度為0. 3mol/L溶液A ；2)按檸檬酸與金屬離子總和為0.8 1的摩爾比向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH = 2. 0攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷檸檬酸後用尿素調節pH = 2. 8攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離
4後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C ；4)前驅體C研磨後置於馬弗爐中，以8°C /min的升溫速率，自室溫升溫至700°C， 保溫0. 5h，隨爐冷卻至室溫，用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。實施例5 1)按2 1的摩爾比將分析純的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去離子水溶解，配製成總金屬離子濃度為2. Omol/L溶液A ；2)按檸檬酸與金屬離子總和為1.8 1的摩爾比向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH = 2. 6攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C ；4)前驅體C研磨後置於馬弗爐中，以6°C /min的升溫速率，自室溫升溫至450°C， 保溫3h，隨爐冷卻至室溫，用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。
權利要求
1.銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法，其特徵在於1)按2 1的摩爾比將分析純的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去離子水溶解， 配製成總金屬離子濃度為0. 3mol/L 2. Omol/L溶液A ；2)按檸檬酸與金屬離子總和為(0.2 1. 8) 1的摩爾比向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH = 1. 4 2. 8攪拌形成藍色的透明溶膠B ；3)然後利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C ；4)前驅體C研磨後置於馬弗爐中，以3 IOtVmin的升溫速率，自室溫升溫至350°C 7000C，保溫0. 5h 5h，隨爐冷卻至室溫，用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。
全文摘要
銅酸鑭納米晶的溶膠-凝膠結合微波水熱製備方法，將La(NO3)3·6H2O和Cu(NO3)3·3H2O用去離子水溶解得溶液A；向溶液A中加入檸檬酸後用尿素調節pH＝1.4～2.8得溶膠B；利用噴霧器將溶膠B噴入液氮中，進行冷凍乾燥，待冷凍物料與液氮分離後，將其放入升華乾燥裝置中乾燥處理得到前驅體C；前驅體C研磨後置於馬弗爐中鍛燒後用研缽研磨成粉末，即得La2CuO4納米晶。本發明通過真空冷凍乾燥法，製備出納米級的La2CuO4粉體，由於本發明採用冷凍乾燥的製備工藝，所製備的La2CuO4結晶良好，形貌完整，可重複性好，並且工藝簡單，製備周期較短，適合大規模生產。
文檔編號B82Y40/00GK102502764SQ20111037490
公開日2012年6月20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