超细粉体的制作方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种一锅沉淀法制备Ce0.8Sm0.201.9-La().9Sr().1Fe03—S超细粉体的方法，属于稀土材料制备领域。【
背景技术：
】[0002]Ce0.sSm0.2Ο1.g-La0.gSr0.1Fe03-s是一种混合导体透氧膜材料，萤石型结构的Ce0.SSmwO1.9具有较高的氧离子电导率，可以传导氧离子，钙钛矿结构的Lath9SnL1FeO3-?^有较尚的电子电导率，起到传输电子的作用，因此，060.83!11().201.9-1^().931'().收03—5既是尚子导体又是电子导体，这种混合导体透氧材料在CO2气氛以及还原性气氛中仍有较高的稳定性，在气体分离、合成气体催化、燃料电池等领域应用前景广阔。混合导体透氧膜粉体材料的制备一般采用固相法和、加载法、包装法、燃烧合成法、EDTA-柠檬酸法。文献Zhu所著的“Relat1nshipbetweenhomogeneityandoxygenpermeabilityofcompositemembranes”分别采用固相法、加载法、包装法和EDTA-梓檬酸法合成了75wt.%Ce0.sGd0.201.9-25%wt.%Gd0.2Sr0.8Fe03—?;粉体，但固相法、加载法和包装法合成的粉体颗粒均匀性差，影响粉体的使用，采用EDTA-柠檬酸法得到了物理及化学性能均一的粉体。文献Wang所著的“ANovelCobalt-Free,C02~Stable,andReduct1n-TolerantDual-PhaseOxygen-PermeableMembrane”采用EDTA-梓檬酸法制备了颗粒均勾的超细Ce。.sSmo^O1.9-La0.sSmFeOw粉体，然而该方法所用金属硝酸盐浓度低，生产效率低，煅烧过程中产品收率低，EDTA和柠檬酸消耗量大，成本高，工业生产难以实现。文献吉春艳所著“La0.6Sr0.4Co().8Fe().203—s-Ce0.8SmQ.2O2—s复合阴极材料的制备及性能研究”采用碳酸氢钱沉淀法制备CeQ.8SmQ.202-S粉体，采用燃烧合成法制备La0.sSmCo0.sFewOw粉体，将二者按一定比例球磨混合，再米用固相法制备La0.6Sr0.4C0Q.sFe0.2Ο3—δ-Ce0.8Sm0.2Ο2—δ粉体材料，得到的粉体均匀性不好，颗粒团聚严重。若采用合适的沉淀法，可以制备出性能均匀、稳定的超细粉体，成本低，易实现产业化，然而，由于每种金属元素的化学性质差异很大，用同一种沉淀剂和沉淀方法难以将所有金属元素同时完全沉淀，或者得到的沉淀呈胶状，过滤、洗涤过程非常困难，烘干后沉淀颗粒因过度团聚造成颗粒较大且不均匀，目前为止，还未见采用一锅沉淀法制备混合导体透氧膜粉体材料的报道。【
发明内容】[0003]本发明提供一种一锅沉淀法制备具有低成本、分散性好、颗粒均匀、中位粒径D50为200?500nm、具有萤石相和钙钛矿相的70wt.%CeQ.SSmtL2O1.9-30wt.%La0.9SrQ.JeO3-S超细粉体的方法。[0004]技术解决方案:[0005]本发明按化学计量比向反应器中分别加入浓度0.23moVL的CeCl3、1.32mol/L的SmCl3和1.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入SrCl2.6H2O和FeCl3.6出0晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H2O晶体完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2和FeCl3的混合溶液，将混合溶液加热到6O°C，分别加入PEG1OOO和冰乙酸，PEG1OOO溶解后，向混合溶液中加入2.9mol/L的Ce(N03)4溶液，PEG10000和冰乙酸加入量分别为氯化铈与硝酸铈总质量的2.5%?3.5%和1.5?2.5%，溶液中Ce3+与Ce4+摩尔比为1:0.1?0.2，Ce(N03)4溶液加入完毕后，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵，当沉淀母液pH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，所有金属离子沉淀完全，然后将沉淀体系加热煮沸2?5min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，900°C煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5q为300?500nm、具有萤石相和钙钛矿相的70wt.%Ce0.eSm0.2Ο1.g-30wt.%La0.9Sr0.1Fe03-s超细粉体。[0006]发明效果[0007]本发明中加入Ce(NO3)4和煮沸过程是关键，若不加入Ce(N03)4，粉体颗粒大且不均匀，加入Ce(NO3)4得到细小且均匀的粉体颗粒，溶液中Ce4+与Ce3+摩尔比大于0.2，S卩Ce(NO3)4过量，粉体均匀性和颗粒大小变化不大，但制备成本增加；煮沸过程可提高沉淀晶化程度，有利于后续的过滤、洗涤操作，若不进行煮沸操作，沉淀粘度大，难过滤、洗涤，烘干后粉体团聚严重，分散性很差。加入Ce(NO3)4并在沉淀结束后煮沸，可得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5Q为300?500nm、具有萤石相和|丐钛矿相的70wt.%Ce0.sSm0.2Ο1.g-30wt.%La0.9Sr0.1Fe03-s超细粉体。【附图说明】[0008]图1为本发明制备的70wt.%Ce0.8Sm0.201.9-30wt.%La0.9Sr0.1Fe03-s粉体XRD图；[0009]图2为本发明制备的70wt.%Ce0.8Sm0.201.9-30wt.%La0.9Sr0.1Fe03-s粉体粒度分布图。【具体实施方式】[0010]实施例1[0011]向反应器中分别加入1270ml浓度0.23mol/L的06(:13、61.51111浓度1.3211101/1的SmCl3和70ml浓度1.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入3.4gSrCl2.6出0和34.18FeCl3.6H20晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60°C，分别加入2.8gPEG10000和1.7g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入11.2ml浓度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵溶液，当沉淀母液pH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，然后将沉淀体系加热煮沸3min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，900°C煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5ο为466nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.15Ο1.925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe〇3-s超细粉体。[0012]实施例2[0013]向反应器中分别加入11751111浓度0.2311101/1的06(:13、61.51111浓度1.3211101/1的SmCl3和70ml浓度1.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入3.4gSrCl2.6出0和34.18FeCl3.6H20晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60°C，再加入2.8gPEG10000和1.7g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入18.6ml浓度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵溶液，当沉淀母液pH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，然后将沉淀体系加热煮沸5min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，900°C煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5q为314nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.15Ο1.925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe〇3-s超细粉体。[0014]实施例3[0015]向反应器中分别加入1234ml浓度0.23mol/L的06(:13、61.51111浓度1.3211101/1的SmCl3和70ml浓度1.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入3.4gSrCl2.6H2O和34.1gFeCl3.6H20晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60°C，再加入2.8gPEG10000和1.7g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入14ml浓度2.9mol/L的Ce(N03)4溶液，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵溶液，当沉淀母液pH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，然后将沉淀体系加热煮沸2min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，900°C煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5ο为385nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.15Ο1.925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe〇3-s超细粉体。[0016]实施例4[0017]向反应器中分别加入762ml浓度0.23mol/L的06(:13、36.91111浓度1.3211101/1的5111(:13和42ml浓度1.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入2gSrCl2.6H2O和20.5gFeCl3.6H2O晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60°C，再分别加入1.7gPEG10000和Ig冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入6.7ml浓度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵溶液，当沉淀母液pH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，然后将沉淀体系加热煮沸5min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，90(TC煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5q为421nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.15Ο1.925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe〇3-s超细粉体。【主权项】1.一锅沉淀法制备Ce0.8Sm0.201.9-La().9Sr().1Fe03-S超细粉体的方法，其特征在于，按化学计量比向反应器中分别加入浓度0.23mol/L的CeCl3、I.32mol/L的SmCl3和I.62mol/L的LaCl3溶液，再分别加入SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体，待SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2和FeCl3的混合溶液，将混合溶液加热到60°C，分别加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，PEG10000和冰乙酸加入量分别为氯化铈与硝酸铈总质量的2.5%?3.5%和1.5?2.5%，溶液中Ce3+与Ce4+摩尔比为1:0.1?0.2，Ce(N03)4溶液加入完毕后，再加入浓度1.9mol/L的碳酸氢铵，当沉淀母液PH值达到7时，停止加入碳酸氢铵，所有金属离子沉淀完全，然后将沉淀体系加热煮沸2?5min，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，90(TC煅烧，得到分散性好、颗粒均勾、中位粒径D5Q为300?500nm、具有萤石相和I丐钛矿相的70wt.%Ce0.8Sm0.2O1.9-30wt.%La0.9Sr0.1Fe03-s超细粉体。【专利摘要】本发明涉及一种一锅沉淀法制备Ce0.8Sm0.2O1.9-La0.9Sr0.1FeO3-δ超细粉体的方法，属于稀土材料制备领域。Ce0.8Sm0.2O1.9-La0.9Sr0.1FeO3-δ是一种混合电子-离子导体透氧膜材料，在氧气分离、膜反应器及燃料电池领域具有广泛应用前景。本发明按化学计量比配制CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2、和FeCl3的混合溶液并加热到60℃，加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后向混合溶液中加入Ce(NO3)4溶液，再加入碳酸氢铵溶液，当沉淀母液pH值达到7时，将沉淀体系加热煮沸，得到棕色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，在900℃煅烧，得到分散性好、颗粒均匀、中位粒径D50为300～500nm、具有萤石相和钙钛矿相的70wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-30wt.％La0.9Sr0.1FeO3-δ超细粉体。【IPC分类】C01F17/00,C04B35/50,C04B35/626【公开号】CN105585042【申请号】CN201510518935【发明人】赵永志,郝先库,张瑞祥,闫慧忠,琚建勇,刘海旺,王士智【申请人】天津包钢稀土研究院有限责任公司,包头稀土研究院【公开日】2016年5月18日【申请日】2015年8月17日