专利名称：铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法
技术领域：
本发明属于催化剂的制备方法，具体涉及一种铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法。
背景技术：
天然气由于其含碳量低，燃烧时产生的温室气体CO2的量较少，成为一种较为理想的燃料。但是，天然气高温燃烧产生大量的N0X，排入大气会严重污染环境。借助于催化剂的作用，天然气可在较低温度下燃烧，从而避免因高温而使空气中的N2氧化成N0X，实现天然气高效燃烧、超低排放过程，因此，催化氧化是一项环境友好且具有良好应用前景的绿色技术。用于甲烷氧化的传统催化剂为负载型贵金属，虽具有优良的低温催化活性，但存在价格昂贵、高温易烧结等缺点，因此，研发价廉且热稳定性好的新型高性能催化材料具有重要
眉、ο类钙钛矿型复合金属氧化物I^2CuO4,具有良好的催化活性和热稳定性，并且化学组成和结构简单，易于控制，适于作为催化氧化及其母相材料。目前所报道的制备La2CuO4的方法主要有固态反应法[YANG Dongsheng， WU Baimei，ZHENG ffeihua, et al. THERMAL CONDUCTIVITY OF EXCES S-0XYGEN—D0PED La2CuO4 [J]. CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS, 2001, 23 (1) :44-47]，自蔓延燃烧法[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.]，水热法[ZHANG Yue, ZHANG Lei, DENG Jiguang, et al. Hydrothermal fabrication and catalytic performance of single-crystalline La2_xSrxCu04(x = 0,1)with specific morphologies formethane oxidation[J]. Chinese Journal of Catalysis,2009,30(4) :347-354.]等。但这些方法都存在着自身的不足之处，例如，固态反应法为了获得纯度高的目标产物，反应物粉应该足够细，且需要在高温下长时间焙烧以及多次中间研磨，该方法耗费时间，且在产物中有较多的杂质相；对于自蔓延燃烧法，燃烧反应十分剧烈，燃烧温度较高，反应过程快，不好控制，产品易于烧结，且产品中极有可能出现非平衡相或亚稳相；对于水热法，安全性能差，反应周期长。
发明内容
本发明的目的是提出一种铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法，采用此方法在较低的热处理温度下制备纳米级La2CuO4粉体，所制备的La2CuO4结晶良好，形貌完整，可重复性好，并且工艺简单，制备周期较短。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是1)按2 1的摩尔比将分析纯的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去离子水溶解，配制成总金属离子浓度为0. 3mol/L 2. 0mol/L溶液A ；
2)按柠檬酸与金属离子总和为(0.2 1.8) 1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH = 1. 4 2. 8搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C ；4)前驱体C研磨后置于马弗炉中，以3 10°C/min的升温速率，自室温升温至 350°C 700°C，保温0.证 证，随炉冷却至室温，用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。真空冷冻干燥法(VFD)是一种直接从溶液、溶胶或凝胶脱除水分，制备粒径小、团聚少、分散均勻的超细粉体的一种新方法。真空冷冻干燥物料由于升华了的水分空间还存在，因而具有多孔性、速溶性和复水性，且物料的比表面积大，孔容高。在升华过程中溶于水的可溶性物质就地析出，溶于水的无机盐还均勻地存在，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移而发生的团聚现象。本发明通过真空冷冻干燥法，制备出纳米级的 La2CuO4粉体，由于本发明采用冷冻干燥的制备工艺，所制备的La2CuO4结晶良好，形貌完整， 可重复性好，并且工艺简单，制备周期较短，适合大规模生产。
图1为实施例1所制备的La2CuO4粉体的X-射线衍射(XRD)图谱。图2为实施例1所制备的La2CuO4粉体的透射电镜(TEM)图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1 1)按2 1的摩尔比将分析纯的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去离子水溶解，配制成总金属离子浓度为0. 9mol/L溶液A ；2)按柠檬酸与金属离子总和为1. 5 1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH = 1. 8搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C ；4)前驱体C研磨后置于马弗炉中，以5°C /min的升温速率，自室温升温至550°C， 保温2h，随炉冷却至室温，用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。由图1可以看出，产物为单一相的Lei2CuO4，由图2可以看出，晶粒尺寸为30nm 60nmo实施例2 1)按2 1的摩尔比将分析纯的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去离子水溶解，配制成总金属离子浓度为0. 3mol/L溶液A ；2)按柠檬酸与金属离子总和为0.8 1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH = 2. 0搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷柠檬酸后用尿素调节pH = 2. 8搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离
4后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C ；4)前驱体C研磨后置于马弗炉中，以8°C /min的升温速率，自室温升温至700°C， 保温0. 5h，随炉冷却至室温，用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。实施例5 1)按2 1的摩尔比将分析纯的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去离子水溶解，配制成总金属离子浓度为2. Omol/L溶液A ；2)按柠檬酸与金属离子总和为1.8 1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH = 2. 6搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C ；4)前驱体C研磨后置于马弗炉中，以6°C /min的升温速率，自室温升温至450°C， 保温3h，随炉冷却至室温，用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。
权利要求
1.铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法，其特征在于1)按2 1的摩尔比将分析纯的La (NO3) 3 · 6H20和Cu (NO3) 3 · 3H20用去离子水溶解， 配制成总金属离子浓度为0. 3mol/L 2. Omol/L溶液A ；2)按柠檬酸与金属离子总和为(0.2 1. 8) 1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH = 1. 4 2. 8搅拌形成蓝色的透明溶胶B ；3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C ；4)前驱体C研磨后置于马弗炉中，以3 IOtVmin的升温速率，自室温升温至350°C 7000C，保温0. 5h 5h，随炉冷却至室温，用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。
全文摘要
铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法，将La(NO3)3·6H2O和Cu(NO3)3·3H2O用去离子水溶解得溶液A；向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH＝1.4～2.8得溶胶B；利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C；前驱体C研磨后置于马弗炉中锻烧后用研钵研磨成粉末，即得La2CuO4纳米晶。本发明通过真空冷冻干燥法，制备出纳米级的La2CuO4粉体，由于本发明采用冷冻干燥的制备工艺，所制备的La2CuO4结晶良好，形貌完整，可重复性好，并且工艺简单，制备周期较短，适合大规模生产。
文档编号B82Y40/00GK102502764SQ20111037490
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者吴建鹏, 孙莹, 曹丽云, 李意峰, 黄剑锋 申请人:陕西科技大学