一种钪酸镧粉体的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种钪酸镧粉体的制备方法，系将可溶性镧盐、可溶性钪盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经交联反应形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，最后通过高温煅烧，即得目的产物钪酸镧粉体。本发明所述可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为１∶1～500。本发明所述可溶性镧盐为氯化镧或硝酸镧中的一种或其混合物。本发明所述可溶性钪盐为氯化钪或硝酸钪中的一种或其混合物。本发明所述燃烧辅助剂为尿素、柠檬酸、草酸或六次甲基四胺中的一种或其混合物。本发明工艺简便易行，纯度高，杂质含量低，产品制备成本低，适合批量生产。所制备的产品可以用于铁电、光电、光催化以及燃料电池等领域。
【专利说明】一种钪酸镧粉体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机非金属材料的制备【技术领域】，具体地说是涉及一种钪酸镧粉体的制备方法。
【背景技术】
[0002]钙钛矿是指一类具有特定晶体结构的氧化物，其分子通式为ABO3，此类化合物最早被发现是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaT13)化合物，因此而得名。由于此类化合物结构上有许多特性，在凝聚态物理和化工催化方面应用及研究甚广，A位一般是稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子，A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其晶体结构基本不变。由于此类化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，作为一种新型的功能材料，在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。LaScO3 (缩写为钪酸镧)是一种重要的无铅类钙钛矿型材料。主要应用于光催化、离子传感、磁阻材料等领域。传统的制备钪酸镧粉体的固相反应技术耗时较长且需要高温条件，反应通常是在1100~1300° C下进行(参见Dorthe Lybye, FinWilly Poulsen, Mogens Mogensen, Solid State 1nics 128 (2000) 91-103),从而限制了钪酸镧粉体的生产。
【发明内容】
[0003]本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，目的产物收率高，制备成本低，操作工艺简单，分散性好的钪酸镧粉体的制备方法。本发明通过利用燃烧辅助剂，实现了低温固相煅烧制取纯相钪酸镧粉体的工艺过程。通过多组对比试验，发现了燃烧辅助剂在反应中起着重要作用，利用其在反应中的熔化与燃烧放热成功的生成了具有良好结晶度的钪酸镧粉体。本发明制备方法同样可以应用于和钪酸镧相似的其它功能材料的化学合成研究，且具有广阔的应用前景。
[0004]为达到上述目的，本发明是这样实现的。
[0005]一种钪酸镧(LaScO3)粉体的制备方法，其特征在于，将可溶性镧盐、可溶性钪盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经交联反应形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，最后通过高温煅烧，即得目的产物钪酸镧粉体。
[0006]作为一种优选方案，本发明所述可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为1:1~500。
[0007]进一步地，本发明所述可溶性镧盐为氯化镧或硝酸镧中的一种或其混合物。
[0008]进一步地，本发明所述可溶性钪盐为氯化钪或硝酸钪中的一种或其混合物。
[0009]进一步地，本发明所述燃烧辅助剂为尿素、柠檬酸、草酸或六次甲基四胺中的一种或其混合物。
[0010]进一步地，本发明所述醇水混合溶液中的醇为甲醇、乙醇或乙二醇中的一种或其混合物。
[0011]进一步地，本发明所述醇水混合溶液的醇和水按照体积比为0.01:1~1:100混合--? 。
[0012]进一步地，本发明所述醇水溶液的交联反应温度在50~200 ° C，交联反应时间为I~10 h。
[0013]进一步地，本发明所述的高温煅烧的反应温度在400~900 ° C，反应时间为4~24 h0
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下特点。
[0015](I)本发明工艺路线简单，制备成本低，操作容易控制，具有较高的生产效率。
[0016](2)本发明制备的目的产物钪酸镧粉体，其纯度高，杂质含量低，分散性好，可满足现代工业对钪酸镧粉体产品的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0018]图1为本发明所制备的钪酸镧粉体的X射线衍射图。
[0019]图2为本发明所制备的钪酸镧粉体的实物图片。
[0020]图3为本发明所制备的钪酸镧粉体的紫外可见光谱图。
[0021]图4为本发明所制备的钪酸镧粉体的禁带宽度图。
[0022]图5为本发明所制备的钪酸镧粉体作为光催化剂的催化活性表征图。
【具体实施方式】
[0023]本发明以可溶性镧盐、钪盐和不同燃烧辅助剂为原料。原料按照一定的摩尔配比，在醇水混合溶液中充分溶解，然后在一定温度下交联反应后通过高温煅烧形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，然后高温煅烧处理，即得到钪酸镧粉体，其制备步骤是。
[0024](I)将可溶性镧盐、钪盐和不同燃烧辅助剂按照一定的摩尔比称量后，放入在醇水混合溶液中充分溶解，时间大于30分钟。
[0025](2)将上述溶液，在50~200 ° C，交联反应I~10 h。
[0026](3)自然冷却至室温，放入研钵中再次研磨细致，研磨时间于30分钟。
[0027](4)将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度400~900 ° C，反应时间为4~12 h，即制得钪酸镧粉体。
[0028]参见图1至4所示，本发明将制备所得的钪酸镧粉体进行XRD和紫外可见光谱分析，其结果是，所得产品钪酸镧粉体XRD衍射花样与标准谱图一致，且结晶度很强(图1)。所得产品钪酸镧粉体的颜色是白色(图2)，所得产品钪酸镧粉体的吸收边在307 nm左右(图3)，禁带宽度约4.04 eV(图4)。且在紫外光条件下(< 300 nm)，一定的催化辅助剂和一定浓度牺牲剂的水溶液中，在光催化水产氢的反应模型中有很高的催化活性(图5 )。
[0029]实施例1。
[0030]将硝酸镧、氯化钪和尿素按照摩尔比为1:1:10，准确称量后放入甲醇水溶液(醇水体积比1:1)中搅拌溶解，时间大于30分钟。将该溶液，在150 ° C，交联反应4 h，反应后，自然冷却至室温，放入研钵中研磨细致，研磨时间于30分钟。将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度800 ° C，反应时间为4 h，冷却后，即得钪酸镧粉体，其产品纯度不低于99.9%，杂质含量:碳小于0.06% ;氯小于0.02%。
[0031]实施例2。
[0032]将硝酸镧、氯化钪和柠檬酸按照摩尔比为1:1:20，准确称量后放入甲醇水溶液(醇水体积比1:1)中搅拌溶解，时间大于30分钟。将该溶液，在200 ° C，交联反应8 h，反应后，自然冷却至室温，放入研钵中研磨细致，研磨时间于30分钟。将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度800 ° C，反应时间为8 h，冷却后，即得钪酸镧粉体，其产品纯度不低于99.8%，杂质含量:碳小于0.11% ;氯小于0.02%。
[0033]实施例3。
[0034]将硝酸镧、硝酸钪和柠檬酸按照摩尔比为1:1: 30，准确称量后放入乙二醇水溶液(醇水体积比1:1)中搅拌溶解，时间大于30分钟。将该溶液，在200 ° C，交联反应8 h，反应后，自然冷却至室温，放入研钵中研磨细致，研磨时间于30分钟。将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度800 ° C，反应时间为10 h，冷却后，即得钪酸镧粉体，其产品纯度不低于99.7%，杂质含量:碳小于0.16% ;氯小于0.01%。
[0035]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等 ，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于，将可溶性镧盐、可溶性钪盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经交联反应形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，最后通过高温煅烧，即得目的产物钪酸镧粉体。
2.根据权利要求1所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为1:1~500。
3.根据权利要求2所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述可溶性镧盐为氯化镧或硝酸镧中的一种或其混合物。
4.根据权利要求3所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述可溶性钪盐为氯化钪或硝酸钪中的一种或其混合物。
5.根据权利要求4所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述燃烧辅助剂为尿素、柠檬酸、草酸或六次甲基四胺中的一种或其混合物。
6.根据权利要求5所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述醇水混合溶液中的醇为甲醇、乙醇或乙二醇中的一种或其混合物。
7.根据权利要求6所述的钪酸镧粉体的制备方法，其特征在于:所述醇水混合溶液的醇和水按照体积比为0.01:1~1:100混合而成。
8.根据权利要求 1~7之任一所述的钪酸镧粉体制备方法，其特征在于:所述醇水溶液的交联反应温度在50~200 ° C，交联反应时间为I~10 h。
9.根据权利要求1~7之任一所述的钪酸镧粉体制备方法，其特征在于:所述的高温煅烧的反应温度在400~900 ° C，反应时间为4~24 h。
【文档编号】C01F17/00GK104071822SQ201410333212
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】张 杰, 许家胜, 王莉丽, 张艳萍, 崔岩, 孙啸虎 申请人:渤海大学