[發明專利]一種核殼狀納米復合金屬氧化物的制備方法

有效

• 申請號: 201811629981.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109626438B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 郭雨;郭兆琦;張婷;李瑤瑤;馬海霞
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02;C01G49/00;C06D5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種核殼狀納米復合金屬氧化物的制備方法，將硝酸鐵與硝酸鑭溶于乙醇和水的混合溶劑中，然后加入檸檬酸，在高壓反應釜中180～190℃反應24小時，過濾后再煅燒，得到鐵酸鑭；將所得鐵酸鑭分散于去離子水中，加入高錳酸鉀，在水熱反應釜中160～180℃反應12～14小時，洗滌、干燥，得到核殼結構核殼狀納米復合金屬氧化物。本發明所制備的核殼MnO₂@LaFeO₃具有較高的催化活性，可作為固體推進劑燃速調節劑。

技術領域

本發明涉及一種核殼狀納米復合金屬氧化物的制備方法，屬于材料制備技術領域，該復合金屬氧化物可作為固體推進劑的燃燒催化劑。

背景技術

固體推進劑在航天與軍事技術等研究領域占據十分重要的作用。目前，固體推進劑的發展朝著高能、鈍感、低特征信號及環保方向發展。高氯酸銨(AP)、奧克托今(HMX)、六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)是固體推進中常用的氧化劑，它們的熱分解性能與推進劑燃燒行為直接相關，其熱分解溫度和表觀活化能越低，推進劑燃燒速率越高。研究者起初致力于研究單金屬氧化物(如Fe₂O₃、CuO₂、MnO₂和Cr₂O₃等)作為燃燒催化劑。近期，國內外研究學者相繼報道了復合金屬氧化物如CoFe₂O₄、CuFe₂O₄、MgWO₄和BiWO₄作為燃燒催化劑。研究結果顯示復合金屬氧化物的催化效果優于單一金屬氧化物，也優于兩種單金屬氧化物的簡單物理混合。

復合金屬氧化物是指由兩種以及兩種以上不同金屬組成的金屬氧化物，因不同金屬之間相互作用，可在一定程度上產生“協同作用”，從而產生更好的催化效果。稀土復合金屬氧化物ABO₃屬于典型的鈣鈦礦型，近年來被應用于諸多領域，如光學、磁學和電化學領域，但在推進劑中的報道較少。LaFeO₃作為鈣鈦礦復合金屬氧化物的一種，耐酸堿，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，作為一種新型的功能材料，具有潛在的催化應用價值。在LaFeO₃結構中，金屬鑭具有稀土金屬的特殊功能，在整個結構中起助催化劑和穩定結構的作用。過渡金屬鐵起到主催化劑并與助催化劑共同作用，達到更好的催化效果。發明人實驗組設計合成了LaFeO₃球狀顆粒，然而，由于復合金屬氧化物顆粒尺寸較大，導致催化性能在一定程度上有所影響。如何充分提高其催化性能成為了一大難題。核殼結構復合材料是指利用物理或者化學方法在顆粒的表面包覆一層其它異質材料，從而得到雙層或者多層的特殊結構。通過core-shell結構的設計，既能有效地保護內核顆粒不發生變化，同時還能夠改善內核材料的表面性能。由于內核材料和殼層材料為不同化學組分，核殼復合材料的性質也會與單一組分有所不同，可以成功實現不同材料的復合和互補。對核殼結構納米復合材料進行設計和微觀調控，是優化其性能的一種有效手段，最后得到呈現出獨特的熱、電、催化等性能的新型功能材料。

現有技術中大多是單金屬氧化物用作燃燒催化劑，催化性能較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種核殼狀納米復合金屬氧化物的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種核殼狀納米復合金屬氧化物的制備方法，將硝酸鐵與硝酸鑭溶于乙醇和水的混合溶劑中，然后加入檸檬酸，在高壓反應釜中180～190℃反應24小時，過濾后再煅燒，得到鐵酸鑭；將所得鐵酸鑭分散于去離子水中，加入高錳酸鉀，在水熱反應釜中160～180℃反應12～14小時，洗滌、干燥，得到核殼結構核殼狀納米復合金屬氧化物。

本發明進一步的改進在于，硝酸鐵與硝酸鑭的物質的量的比為1:(1～1.2)。

本發明進一步的改進在于，乙醇和水的混合溶劑中乙醇和水的體積比為(2～2.1):1。