[發明專利]一種鐠鈷氧化物納米棒及其制備方法

有效

• 申請號: 201410515495.1
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104310494A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉先國;孫玉萍;崔彩云;畢楠楠
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;B82Y30/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種鐠鈷氧化物納米棒及其制備方法。

背景技術

具有鈣鈦礦結構的ABO₃型復合氧化物是一類非常重要的無機功能材料，由于其靈活的化學剪裁特點以及獨特的物理化學性質而在光吸收、催化劑、固體燃料電池、電極材料以及化學傳感器等領域具有廣泛的應用。如，在環境催化方面，鐠鈷氧化物在很多反應如CO的催化氧化反應、NO_x的還原反應以及光催化烴類的反應中均表現出很好的催化活性。我國有豐富的稀土資源，為充分利用資源，進行可持續發展，推進我們納米技術的進展，進行形貌、尺寸和結構可控的鐠鈷氧化物納米材料的制備方法研究意義重大。

為了獲得ABO₃結構稀土復合氧化物，主要合成方法有：液滴熱解法、共沉淀法、粉末焙燒法、電化學合成法、高溫高壓法和溶膠-凝膠法。液滴熱解法操作復雜，生產率低，化學組分不易控制；共沉淀法的產物粒徑較大，無法有效控制其粒徑分布；粉末焙燒法需要在空氣中長時間高溫燒結制備所需樣品；電化學合成法適合制備膜結構；高溫高壓法需要在3.0GPa和1100℃附近燒結制備；溶膠-凝膠法易引入雜質，相純度不高。上述幾種方法雖然均可制備鐠鈷氧化物，但其產物雜質較多、顆粒較大、產品均勻性不好，而且燒結溫度較高，某些方法還需要外加高壓。

郭文彥等人(郭文彥，任引丘，王建英，趙愛云。PrCo1-xMgx納米晶的制備及磁學性質研究。山西師范大學學報(自然科學版)，2006，20(1):63-65)采用凝膠-凝膠法，用Mg²⁺取代PrCoO₃中的Co³⁺，得到典型的PrCo_1-xMg_xO₃納米晶。Edoardo?Magnone等人(Edoardo?Magnone，Enrico?Traversa，Masaru?Miyayama。Nano-sized?Pr_0.8Sr_0.2Co_1-xFe_xO₃powders?prepared?by?single-step?combustion?synthesis?for?solid?oxide?fuel?cell?cathodes。Journal?of?Electroceramics，2010，24(2):122-135.)利用了粉末焙燒法成功合成了Pr_0.8Sr_0.2Co_1-xFe_xO₃納米顆粒。Zhou?shiming等人(Shiming?Zhou,Lei?Shi,Jiyin?Zhao,Laifa?He,Haipeng?Yang,Shangming?Zhang.Ferromagnetism?in?LaCoO₃nanoparticles.Physical?Review?B2007,76:172407)通過溶膠-凝膠法合成了LaCoO₃納米顆粒。中國發明專利“用拉曼散射分析鑭系稀土鈷氧化物的晶體結構的方法”(專利號：200610016825.8)利用高溫固相反應法制備出了鑭系稀土鈷氧化物多晶，并用拉曼散射分析了其晶體結構。

鐠鈷氧化物納米棒具有獨特的微觀結構，粒徑小、長徑比大，比表面積大，導致其表面能和活性的增加，從而產生了小尺寸效應表面和界面效應量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應，在化學物理(熱光電磁等)方面表現出特異性。由于這些獨特的性質以及在很多領域中的應用，鐠鈷氧化物納米棒的研究已經成為前沿研究領域之一。然而，到目前為止還沒有關于鐠鈷氧化物納米棒的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種鐠鈷氧化物納米棒及其制備方法。

本發明制備的鐠鈷氧化物納米棒由PrCoO₃晶向構成，平均長度為1μm，平均直徑為50nm。

本發明所提供的鐠鈷氧化物納米棒的制備方法，是采用水溶性鈷鹽(硝酸鈷、氯化鈷、硫酸鈷、醋酸鈷等)、水溶性鐠鹽(硝酸鐠、氯化鐠、硫酸鐠、醋酸鐠等)、聚二醇(聚已二醇，聚丙二醇等)、表面活性劑(聚環氧乙烷、聚環氧丙烷等)為原料，通過化學反應以及自組裝過程制備出鐠鈷氧化物納米棒，具體包括以下步驟：

(1)將水溶性鈷鹽、水溶性鐠鹽、聚二醇、表面活性劑依次加入溶劑中溶解；