專利名稱：共沉淀法制備銅酸鑭(La₂CuO₄)粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅酸鑭粉體的制備方法，具體涉及一種共沉淀法制備銅酸鑭 (La2CuO4)粉體的方法。
背景技術(shù)：
La2CuO4是由鈣鈦礦層(ABO3)和鹽巖層(AO)沿c軸方向以1 1的比例相互交疊而成的層狀類鈣鈦礦型(A2BO4)復(fù)合氧化物，它是一種ρ型半導(dǎo)體材料。由于La2CuO4是兩種不同結(jié)構(gòu)的交替組合，除具有與ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)相類似的一些性能外，還具有一系列的獨特性能，如層狀結(jié)構(gòu)、超導(dǎo)性和高效催化性能等。同ABO3相比，A2BO4型氧化物中AO巖鹽層的存在，使ABO3層中的BO6八面體發(fā)生畸變，從而在較大的彈性范圍內(nèi)使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。A2BO4 型復(fù)合氧化物本身是一種非整比化合物，結(jié)構(gòu)中可能存在著氧空位，使其具有氣敏性，成為優(yōu)良的半導(dǎo)體傳感器。在超導(dǎo)材料方面，人們期望獲得轉(zhuǎn)變溫度T。高的新材料，以達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的目的，這種研究使得超導(dǎo)體系由最初的金屬元素組成的元素超導(dǎo)體擴展到化合物和合金超導(dǎo)體、有機物超導(dǎo)體、重費米子超導(dǎo)體等種類繁多，數(shù)目龐大的超導(dǎo)家族。在如此眾多的超導(dǎo)體中，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的提高卻不盡人意。這種狀況直到1986年Bednorz和MUller在 Ba-La-Cu-O氧化物中發(fā)現(xiàn)35K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度后才得以改變。由于高溫超導(dǎo)理論還沒有很好的建立，探索工作的進(jìn)展是緩慢的。雖然新超導(dǎo)體和更高溫度超導(dǎo)性時有報道，但真正的新突破還沒有取得，但由于La2CuO4體系結(jié)構(gòu)和化學(xué)成份簡單，可摻雜范圍廣，是研究超導(dǎo)機理理想的材料，因而受到廣泛的重視。此外，La2CuO4在汽車尾氣催化凈化、氮氧化物催化消除、有機物催化氧化等領(lǐng)域也具有良好的應(yīng)用前景。目前所報道的制備La2CuO4的方法主要有固態(tài)反應(yīng)法[YANG Dongsheng， WU Baimei，ZHENG ffeihua, et al. THERMAL CONDUCTIVITY OF EXCES S—OXYGEN—DOPED 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)withspecific morphologies for methane 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(tài)反應(yīng)法為了獲得純度高的目標(biāo)產(chǎn)物，反應(yīng)物粉應(yīng)該足夠細(xì)，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(chǎn)物中有較多的雜質(zhì)相；對于自蔓延燃燒法，燃燒反應(yīng)十分劇烈，燃燒溫度較高，反應(yīng)過程快，不好控制，產(chǎn)品易于燒結(jié)，且產(chǎn)品中極有可能出現(xiàn)非平衡相或亞穩(wěn)相；對于水熱法，由于反應(yīng)在密閉的容器中進(jìn)行，無法觀察生長過程，不直觀，且設(shè)備要求高(耐高溫高壓的鋼材，耐腐蝕的內(nèi)襯)，技術(shù)難度大(溫壓控制嚴(yán)格)，安全性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低制備成本，操作簡單、反應(yīng)周期短，重復(fù)性好的共沉淀法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，本發(fā)明的方法能夠制備出粒徑小，分布范圍窄的L a2CuO4粉體。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于50ml IOOml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為0. 8mol/L 2. Omol/L的溶液A ；2)按La3+ Cu2+ = 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量2% 6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為lmol/L 5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在3ml/min 5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的 PH值在7 11，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在70。C 100°C下干燥，得到前驅(qū)體；5)將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于400°C 1000°C下熱處理2h 8h，隨爐冷卻后取出，研磨后得到La2CuO4粉體。本發(fā)明采用共沉淀法制備La2CuO4粉體，它的優(yōu)點是可以制備粒度分布范圍窄、顆粒尺寸可控、形貌規(guī)則、活性較高的超細(xì)粉體，所制備的La2CuO4粉體可以達(dá)到微米級甚至納米級，而且具有工藝簡單、周期較短、成本低，可以達(dá)到實用化的目的。


圖1為實施例1所制備的La2CuO4粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜。圖2為實施例1所制備的La2CuO4粉體的掃描電鏡(SEM)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于55ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 1.4mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量3%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢瑁?使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為3mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在4ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的pH值在9，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在100°C下干燥，得到前驅(qū)體；
5)將前驅(qū)體干燥后 在馬弗爐中于700°C下熱處理2h，隨爐冷卻后取出，研磨后得到La2CuO4粉體。由圖1可以看出，產(chǎn)物為純相的La2CuO4，由圖2可以看出，產(chǎn)物為球狀顆粒，并相互連接成棒狀。實施例2 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于70ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 2mol/L的溶液A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量4%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢瑁?使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為4mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的pH值在10，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在90°C下干燥，得到前驅(qū)體；5)將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于600°C下熱處理6h，隨爐冷卻后取出，研磨后得到La2CuO4粉體。實施例3:1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于IOOml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量2%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢瑁?使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在3ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的pH值在7，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在70°C下干燥，得到前驅(qū)體；5)將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于400°C下熱處理8h，隨爐冷卻后取出，研磨后得到La2CuO4粉體。實施例4 1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)溶于50ml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 1.6mol/L 的溶液 A;2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3 ·3Η20) 得溶液B;3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢瑁?使其混合均勻得溶液C ；4)將濃度為lmol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的pH值在11，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在80°C下干燥，得到前驅(qū)體；5)將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于1000°C下熱處理4h，隨爐冷卻后取出，研磨后得到La2CuO 4粉體。
權(quán)利要求
1.共沉淀法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，其特征在于1)將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3· 6H20)溶于50ml IOOml蒸餾水中制成硝酸鑭濃度為 0. 8mol/L 2. Omol/L 的溶液 A ；2)按La3+ Cu2+= 2 1的摩爾比向溶液A中加入分析純硝酸銅(Cu(NO3)3CH2O)得溶液B ；3)向溶液B中加入溶液B質(zhì)量2% 6%的聚乙二醇(PEG-4000)作為分散劑，充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆虻萌芤篊;4)將濃度為lmol/L 5mol/L的氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，滴定速度控制在3ml/min 5ml/min，同時不斷攪拌，立即生成沉淀，控制反應(yīng)體系的pH 值在7 11，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物在70°C 100°C下干燥，得到前驅(qū)體；5)將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于400°C 1000°C下熱處理2h 8h，隨爐冷卻后取出， 研磨后得到La2CuO4粉體。
全文摘要
共沉淀法制備銅酸鑭(La2CuO4)粉體的方法，將硝酸鑭溶于蒸餾水中得溶液A；向溶液A中加入硝酸銅得溶液B；向溶液B中加入聚乙二醇得溶液C；將氨水注入滴定管，緩慢滴入溶液C中，進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)體系的pH值在7～11，沉淀物用蒸餾水和無水乙醇反復(fù)洗滌，抽濾后的沉淀物干燥得前驅(qū)體；將前驅(qū)體干燥后在馬弗爐中于熱處理后隨爐冷卻，研磨后得到La2CuO4粉體。本發(fā)明采用共沉淀法制備La2CuO4粉體，它的優(yōu)點是可以制備粒度分布范圍窄、顆粒尺寸可控、形貌規(guī)則、活性較高的超細(xì)粉體，所制備的La2CuO4粉體可以達(dá)到微米級甚至納米級，而且具有工藝簡單、周期較短、成本低，可以達(dá)到實用化的目的。
文檔編號C01G3/00GK102408122SQ201110374929
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者吳建鵬, 孫瑩, 曹麗云, 李意峰, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)