一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其以鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯(lián)劑為原料，在甲醇水混合溶液中充分溶解，然后在一定溫度下交聯(lián)反應(yīng)后交聯(lián)反應(yīng)，和熔鹽混和并且研磨使其充分混合均勻，高溫反應(yīng)后，溫度下降至室溫后再進(jìn)行水洗干燥，即得到鉭酸鑭粉體。鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯(lián)劑的摩爾比為3∶2∶1∶6∶20～200。鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。交聯(lián)劑為尿素或者檸檬酸中的一種或其混合物。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)便易行，純度高，制備成本低，適合批量生產(chǎn)。所制備的產(chǎn)品可以用于鐵電、光電、光催化以及燃料電池等領(lǐng)域。
【專利說明】一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是涉及一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈣鈦礦類型的化合物的分子通式為ABO3,此類化合物最早被發(fā)現(xiàn)是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaT13)化合物，因此而得名。因鈣鈦礦類化合物晶體結(jié)構(gòu)上有許多特性，在凝聚態(tài)物理和化工催化方面應(yīng)用及研究很廣泛。其晶結(jié)構(gòu)中A位一般是稀土或堿土元素離子，B位為過渡元素離子，A位和B位皆可被半徑相近的其它金屬離子部分取代而保持其晶體結(jié)構(gòu)基本不變。由于此類化合物具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，作為一種重要的功能材料，在環(huán)境保護(hù)和工業(yè)催化等領(lǐng)域具有很大的開發(fā)潛力。鉭鎂酸鑭(LaMg2/3Ta1/303)是一種重要的無鉛類鈣鈦礦型材料(A位置是La;B位置是Mg2/3Ta1/3)。主要應(yīng)用于光催化、離子傳感、磁阻材料、燃料電池等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的制備鉭鎂酸鑭粉體的固相反應(yīng)技術(shù)耗時(shí)較長且需要高溫條件，反應(yīng)通常是在1100?1300° C下進(jìn)行，從而限制了鉭鎂酸鑭粉體的生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種工藝簡(jiǎn)單，目的產(chǎn)物收率高，制備成本低，操作工藝簡(jiǎn)單，分散性好的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法。本發(fā)明通過利用交聯(lián)劑，實(shí)現(xiàn)了低溫固相煅燒制取純相鉭鎂酸鑭粉體的工藝過程。通過多組對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了交聯(lián)劑在反應(yīng)中起著重要作用，利用其在反應(yīng)中的熔化與燃燒放熱成功的生成了具有良好結(jié)晶度的鉭鎂酸鑭粉體。本發(fā)明制備方法同樣可以應(yīng)用于和鉭鎂酸鑭相似的其它功能材料的化學(xué)合成研究，且具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0005]一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，系將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和交聯(lián)劑在甲醇水混合溶液中充分溶解，在一定溫度下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，接續(xù)與熔鹽混和并且研磨使其充分混合均勻，高溫反應(yīng)后，溫度下降至室溫，再進(jìn)行水洗干燥，即得到鉭酸鑭粉體。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯(lián)劑的摩爾比為3: 2:1: 6: 20 ?200。
[0007]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。
[0010]更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的交聯(lián)劑為尿素或者檸檬酸中的一種或其混合物。
[0011]再進(jìn)一步地，所述的交聯(lián)反應(yīng)溫度在150?500 ° C，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為I?10 h。
[0012]再其次，所述的高溫的反應(yīng)溫度在600?1000 ° C，反應(yīng)時(shí)間為4?24 h。
[0013]本發(fā)明所述熔鹽為氯化鈉與氯化鉀的混合物；氯化鈉與氯化鉀的摩爾比為1:1。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)。
[0015](I)本發(fā)明工藝路線簡(jiǎn)單，制備成本低，操作容易控制，具有較高的生產(chǎn)效率。
[0016](2)本發(fā)明制備的目的產(chǎn)物鉭鎂酸鑭粉體，其純度高，雜質(zhì)含量低，分散性好，可滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)鉭鎂酸鑭粉體產(chǎn)品的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0018]圖1為本發(fā)明所制備的鉭鎂酸鑭粉體的X射線衍射圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所制備的鉭鎂酸鑭粉體的紫外可見光譜圖。
[0020]圖3為本發(fā)明所制備的鉭鎂酸鑭粉體的禁帶寬度圖。
[0021]圖4為本發(fā)明所制備的鉭鎂酸鑭粉體作為光催化劑的催化活性表征圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明以鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯(lián)劑為原料。原料按照一定的摩爾配比，在甲醇水混合溶液(體積比1:1)中充分溶解，然后在一定溫度下交聯(lián)反應(yīng)后，和熔鹽(氯化鈉和氯化鉀摩爾比1:1的混合物)混和并且研磨使其充分混合均勻，高溫反應(yīng)后，溫度下降至室溫后再進(jìn)行水洗干燥，即得到鉭酸鑭粉體，其制備步驟是。
[0023](I)將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和不同交聯(lián)劑按照一定的摩爾比稱量后，放入在醇水混合溶液中充分溶解，時(shí)間大于30分鐘。
[0024](2)將上述溶液，在150?500 ° C，交聯(lián)反應(yīng)I?10 h。
[0025](3)自然冷卻至室溫，和熔鹽(氯化鈉和氯化鉀摩爾比1:1的混合物)混合后，放入研缽中研磨細(xì)致使其混合均勻，研磨時(shí)間于30分鐘。
[0026](4)將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，煅燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度600?1000 ° C，反應(yīng)時(shí)間為4?24 h，即制得鉭鎂酸鑭粉體。
[0027]參見圖1至4所示，本發(fā)明將制備所得的鉭鎂酸鑭粉體進(jìn)行XRD和紫外可見光譜分析，其結(jié)果是，所得產(chǎn)品鉭鎂酸鑭粉體XRD衍射花樣與標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，且結(jié)晶度很強(qiáng)(圖1)。所得產(chǎn)品鉭鎂酸鑭粉體的吸收邊在267 nm左右(圖2)，禁帶寬度約4.64 eV (圖3)。且在紫外光條件下(主波長254 nm),—定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中,在光催化水產(chǎn)氫的反應(yīng)模型中有很高的催化活性(圖4)。
[0028]實(shí)施例1。
[0029]將硝酸鑭、氯化鉭、硝酸鎂和檸檬酸準(zhǔn)確稱量后放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時(shí)間大于30分鐘。將該溶液，在450 ° C，交聯(lián)反應(yīng)4 h，反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合后，放入研缽中研磨細(xì)致，研磨時(shí)間30分鐘。上述硝酸鑭、氯化鉭、硝酸鎂、熔鹽和檸檬酸的摩爾比為3: 2:1: 6: 50。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，煅燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度800 ° C，反應(yīng)時(shí)間為4 h，冷卻后水洗干燥，即制鉭鎂酸鑭粉體。其產(chǎn)品純度不低于99.79%，雜質(zhì)含量:碳小于0.11% ;氯小于0.07%。在紫外光條件下(主波長254 nm), 一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產(chǎn)氫的效率為17.8 mmol/h(圖4所示)。
[0030]實(shí)施例2。
[0031]將氯化鑭、氯化鉭、氯化鎂和尿素準(zhǔn)確稱量后放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時(shí)間大于30分鐘。將該溶液，在200 ° C，交聯(lián)反應(yīng)8 h，反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合后，放入研缽中研磨細(xì)致，研磨時(shí)間30分鐘。上述氯化鑭、氯化鉭、氯化鎂、熔鹽和尿素的摩爾比為
3: 2: 1:6: 100。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，煅燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度900 ° C，反應(yīng)時(shí)間為12 h，冷卻后水洗干燥，即制鉭鎂酸鑭粉體。其產(chǎn)品純度不低于99.69%，雜質(zhì)含量:碳小于0.13% ;氯小于0.12%。在紫外光條件下(主波長254 nm), 一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產(chǎn)氫的效率為15.2 mmol/h。
[0032]實(shí)施例3。
[0033]將硝酸鑭、五乙氧基鉭、硝酸鎂和檸檬酸準(zhǔn)確稱量后放入甲醇水溶液(體積比1:1)中攪拌溶解，時(shí)間大于30分鐘。將該溶液，在500 ° C，交聯(lián)反應(yīng)10 h，反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，和熔鹽(熔鹽為氯化鈉及氯化鉀的混合物，氯化鈉與氯化鉀摩爾比1:1)混合后，放入研缽中研磨細(xì)致，研磨時(shí)間30分鐘。上述硝酸鑭、五乙氧基鉭、硝酸鎂、熔鹽和檸檬酸的摩爾比為3: 2:1: 6: 50。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，煅燒反應(yīng)，反應(yīng)溫度1000 ° C，反應(yīng)時(shí)間為24 h，冷卻后水洗干燥，即制鈧酸釔粉體。其產(chǎn)品純度不低于99.85%，雜質(zhì)含量:碳小于0.08% ;氯小于0.05%。在紫外光條件下(主波長254 nm),一定的催化輔助劑和一定濃度犧牲劑的水溶液中，在光催化水產(chǎn)氫的效率為16.5 mmol/h。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于，將鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽和交聯(lián)劑在甲醇水混合溶液中充分溶解，在一定溫度下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，接續(xù)與熔鹽混和并且研磨使其充分混合均勻，高溫反應(yīng)后，溫度下降至室溫，再進(jìn)行水洗干燥，即得到鉭酸鑭粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述的鑭鹽、鉭鹽、鎂鹽、熔鹽和交聯(lián)劑的摩爾比為3:2:1:6: 20?200。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述鑭鹽為氯化鑭和硝酸鑭中的一種或其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述鉭鹽為氯化鉭或者五乙氧基鉭中的一種或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述鎂鹽為氯化鎂或者硝酸鎂中的一種或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述交聯(lián)劑為尿素或檸檬酸的一種或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6之任一所述的鉭鎂酸鑭粉體制備方法，其特征在于:所述的交聯(lián)反應(yīng)溫度在150?500 ° C，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為I?10 h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鉭鎂酸鑭粉體制備方法，其特征在于:所述的高溫的反應(yīng)溫度在600?1000。C，反應(yīng)時(shí)間為4?24 h。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉭鎂酸鑭粉體的制備方法，其特征在于:所述熔鹽為氯化鈉與氯化鉀的混合物；氯化鈉與氯化鉀的摩爾比為1:1。
【文檔編號(hào)】B01J23/20GK104229890SQ201410494155
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】張 杰, 許家勝 申請(qǐng)人:渤海大學(xué)