[發(fā)明專利]超細鈣鈦礦型LaFeO3,LaMnO3,LaNiO3的一種制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710143521.2
• 申請日: 2007-08-08
• 公開（公告）號: CN101172661A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 衛(wèi)芝賢;李延斌;姚根有;董亞文;劉乘風(fēng);高艷麗;劉海燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;C01G45/12;C01G53/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦型超細粉體LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是用硬脂酸凝膠燃燒法制備鈣鈦礦型超細粉體LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃。

背景技術(shù)

LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃屬鈣鈦礦型稀土復(fù)合氧化物，它可以作為環(huán)境污染處理的催化劑，氧傳感器，固體燃料電池等。其大多數(shù)性能依賴于粉體的生產(chǎn)方法。所以一個良好的合成方法往往能極大地改變其物理化學(xué)性能。

制備LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃的方法通常采用高溫固相法、化學(xué)共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱合成法及低溫燃燒合成法。高溫固相法制備的樣品性能優(yōu)良，機械強度高，并具有較好的活性和抗中毒能力，但以此方法制得的產(chǎn)品粒徑和均勻性較差，且易引入雜質(zhì)，煅燒過程中溫度過高容易造成產(chǎn)品的燒結(jié)和團聚。化學(xué)共沉淀法所制備的鈣鈦礦型粉末具有較高的比表面積和反應(yīng)活性，但無法實現(xiàn)反應(yīng)物在分子水平的均勻分散。溶膠-凝膠法制備鈣鈦礦型稀土復(fù)合氧化物具有：(1)反應(yīng)溫度低，反應(yīng)過程易于控制；(2)制品的均勻度、純度高(均勻性可達分子或原子水平)；(3)化學(xué)計量準確，易于改性，摻雜的范圍寬(包括摻雜的量和種類)。但制備所需時間較長，不易實現(xiàn)工業(yè)化。目前用以上方法所合成出的鈣鈦礦型氧化物的比表面大多在10m²/g以下，由于比表面較低，從而大大影響其各種物理化學(xué)性能。

燃燒合成法是是相對于自蔓延高溫合成而提出的。1988年P(guān)atil等人首次以金屬鹽的飽和水溶液(氧化劑)和有機燃料(還原劑)為原料，將各原料溶于水中，然后將盛有溶液的Pyrex硬玻璃容器放置于熱板上或馬弗爐中，加熱至573～773K，溶液發(fā)生沸騰、濃縮、冒煙，然后起火迅速燃燒，得到泡沫狀疏松氧化物超細粉。該工藝利用了金屬與非金屬，可發(fā)生交換反應(yīng)的固態(tài)反應(yīng)化合物，以及使用能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的單一物質(zhì)或混合物，在一定的溫度誘發(fā)下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，利用其放出的大量能量，最終得到所需產(chǎn)品。所得產(chǎn)品的粒度大小及分布等與所用燃料的種類，合成條件等都有很大關(guān)系。

凝膠-燃燒合成的方法是將溶膠-凝膠濕化學(xué)合成法和自蔓延燃燒合成法有機地結(jié)合起來的一種低溫燃燒化學(xué)方法，具有快速簡單，方便，且易實現(xiàn)工業(yè)化等特點。目前低溫燃燒法制備LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃及其摻雜物所使用的有機燃料為氨基乙酸，甘氨酸等。由于合成過程采用水溶液燃燒法合成粉體，所得產(chǎn)品團聚程度較大，比表面積小。

我們所采用的硬脂酸絡(luò)合物凝膠燃燒法是基于硬脂酸熔點較低(68-70℃)，而其本身也可以作為金屬鹽的溶劑，且硬脂酸兼有配合劑和表面活性劑的雙重作用，在合成過程中僅有少量水參與，從而防止了金屬離子的水解沉淀，并可減少產(chǎn)品的團聚現(xiàn)象。另外燃燒過程中產(chǎn)生的大量氣體沖擊形成的固體顆粒，既可使粉體粒度變小，也可防止粒子之間的團聚。所以在適宜的條件下可制得粒徑分布均勻，粒徑小的超細粉體。可望能大大提高產(chǎn)品的各種物理化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了目前凝膠燃燒合成法合成的LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃具有粒度大，比表面積小，分布不均勻的缺點，利用硬脂酸絡(luò)合物凝膠燃燒法制備了鈣鈦礦型超細LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃。提供了硬脂酸制備鈣鈦礦型超細LaFeO₃，LaMnO₃，LaNiO₃的適宜條件。

本發(fā)明是采用以下列方案實現(xiàn)的，具體包括以下步驟：(1)在恒溫油浴加熱條件下，將硬脂酸溶解(2)把硝酸鑭，硝酸鐵；硝酸鑭，氯化錳；硝酸鑭，硝酸鎳三組固體分別溶于熔融硬脂酸中，在恒溫磁力攪拌下，控制一定溫度，反應(yīng)一定時間后使反應(yīng)體系變成絡(luò)合物凝膠。(3)使凝膠在一定溫度下燃燒，其中LaFeO₃，LaMnO₃可經(jīng)一步燃燒直接合成。LaNiO₃的合成需將燃燒后的粉體研磨，再將其放入一定溫度的馬弗爐中，煅燒一定時間，可得到LaNiO₃粉體。