[發明專利]一種立方相鑭錳鈦氧化物的高溫高壓制備方法及其產品

無效

• 申請號: 201410591734.1
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104355616A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 王欣;袁萍;朱品文;韓丹丹;陶強
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/624
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于新型功能陶瓷材料制備的技術領域。具體涉及鑭錳鈦氧化物的立方相，以及以硝酸鑭(La(NO₃)₃)，氧化錳(MnO)，鈦酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)為原料，利用高溫高壓制備技術合成鑭錳鈦氧化物立方相的方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展和進步，人們對材料的認知也更加深入，雙鈣鈦礦型氧化物早已成為目前廣泛應用中占有重要地位的一類材料。雙鈣鈦礦型氧化物是相應于鈣鈦礦ABO₃型氧化物而命名的,它們的通式可以表示為A₂B′B″O₆,其中B′、B″原子與它最近鄰的氧原子形成B′O₆、B″O₆八面體，這兩種八面體規則地相間排列形成三維網絡，A原子位于8個相鄰八面體的空隙之中。由于B′和B″離子具有不同的電子組態、不同的離子半徑以及相互間不同類型的交換作用,因而對B位離子的替換、摻雜成為深入研究其內在物理本質的有力手段。稀土雙鈣鈦礦化合物具有穩定的晶體結構、獨特的電磁性能以及很高的氧化還原、氫解、異構化、電催化等活性，在環境保護和工業催化等領域具有很大的開發潛力。目前常規條件下(包括固相法、溶膠凝膠法等)制備的鑭錳鈦氧化物(La₂MnTiO₆)材料的晶體結構為四方結構。關于采用高溫高壓制備目前還沒有報道。通過研究鑭錳鈦氧化物的新結構相可以說是增加了此類氧化物的種類，以及隨之產生的不同的新的化學催化功能，并能增加在工業催化方面的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是采用新的制備鑭錳鈦氧化物材料的方法—高溫高壓合成方法，該方法主要通過合成溫度和壓力來調整鑭錳鈦氧化物的高壓相結構的形成，制備出具有嶄新結構的鑭錳鈦氧化物的高壓相材料；并且該方法易于實施。

本發明的鑭錳鈦氧化物新結構相，組分是La₂MnTiO₆，其結構是立方結構。

本發明的鑭錳鈦氧化物立方相制備的技術方案如下所述。

一種鑭錳鈦氧化物立方相的制備方法，以硝酸鑭(La(NO₃)₃)，氧化錳(MnO),鈦酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)為原料，通過溶膠凝膠法制得前驅物，將前驅物經壓塊、組裝、高溫高壓合成、冷卻卸壓的工藝過程制得鑭錳鈦氧化物立方相材料；所述的前驅物，是將硝酸鑭、氧化錳、鈦酸丁酯按摩爾比2∶1∶1混合，通過溶膠凝膠法制備所得；所述的壓塊，是將得到的前驅物，按氮化硼(BN)管直徑大小壓成片狀；所說的組裝，是將片狀原料裝入氮化硼(BN)管，并將氮化硼管裝入石墨管加熱容器，再放入葉蠟石合成腔體中；所說的高溫高壓合成，是在非常普及的現有的高溫高壓裝置上進行，在壓力為5GPa、溫度為1300～1600℃下保溫保壓30～60分鐘，停止加熱，最后冷卻卸壓。

上述的技術方案也可以敘述為：

一種立方相鑭錳鈦氧化物的高溫高壓制備方法，經制得粉狀前驅物和高溫高壓合成的工藝步驟制得立方相鑭錳鈦氧化物；

所述的制得粉狀前驅物，是以硝酸鑭、氧化錳、鈦酸丁酯按摩爾比2∶1∶1為原料，通過溶膠凝膠法制得；

所述的高溫高壓合成，是在高溫高壓裝置上進行的；將粉狀前驅物壓制成型，外面包裹氮化硼(BN)層，裝入葉蠟石合成腔體中；在壓力為5GPa、溫度為1300～1600℃下，保溫保壓30～60分鐘，冷卻卸壓。

上述的制得粉狀前驅物，可以按現有技術的溶膠凝膠法制得，也可以按如下過程制得：將鈦酸丁酯加入到質量濃度95％乙醇中，產生白色沉淀，向其中滴加濃硝酸至沉淀完全溶解，得到鈦酸丁酯透明溶液；將La(NO₃)₃和MnO溶于去離子水中，再加入鈦酸丁酯透明溶液和4.6～4.9倍鈦酸丁酯摩爾數的葡萄糖或檸檬酸，攪拌升溫至70℃，恒溫攪拌至溶液變得粘稠形成溶膠，再烘烤得到干燥膨松的膠體；將膠體500℃下燒結3小時，得到溶膠凝膠的前驅體；將前驅體研磨成細粉狀，再次燒結后得到粉狀前驅物。

所述的烘烤，可以在110℃下干燥24小時。