一种铁酸镧多孔微球的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种水热法制备铁酸镧多孔微球的方法。该制备方法具体包括：在一定浓度的硝酸镧与硝酸铁混合溶液中，加入一定摩尔比的柠檬酸，充分混合，将混合溶液密封于高压釜，在特定的温度下水热反应一定时间，离心分离，洗涤，干燥，空气中置于马弗炉中煅烧即可得到具有多孔结构的铁酸镧微球。本方法成本低，生产工艺简单，产率高，无环境污染，易于工业化大规模生产。所得铁酸镧多孔微球由细小颗粒组成，形貌规整，可应用于燃料电池、催化剂、磁性材料以及气体传感器等领域。
【专利说明】一种铁酸镧多孔微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水热法制备铁酸镧多孔微球的方法，属于无机先进纳米材料制备工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铁酸镧(LaFeO3 )是一种典型的具有钙钛矿(ABO3 )结构的稀土复合金属氧化物，由于具有稳定的晶体结构、独特的电磁、催化和气敏性等特点，因此它在电学、磁学和传感器等领域都有着广泛的应用前景，现已成为国内外研究的热点之一。此外，LaFeO3还是少数的同时具有反铁磁性和铁电性的单相多铁材料之一，在信息存储、磁传感器和自旋电子器件等方面都有潜在的应用前景。
[0003]围绕铁酸镧的制备，已有若干文献报道，如Wenjun Zheng等(Wenjun Zheng,Ronghou Liu, Dingkun Peng, Guangyao Meng, Hydrothermal synthesis of LaFeO3under carbonate-containing medium [J].Materials Letters, 2000, 43: 19-22)利用水热合成法，以碳酸钠为助剂，合成了尺寸为10-20的铁酸镧实心立方块体；JianshengFeng 等(Jiansheng Feng, Ting Liu, Yebin Xu, Jingyuan Zhao, Yanyan He, Effectsof PVA content on the synthesis of LaFeO3 via sol-gel route [J].CeramicsInternat1nal, 2011，37: 1203-1207.)利用溶胶-凝胶法，以聚乙烯醇为助剂，合成了尺寸为50纳米的铁酸镧纳米颗粒；再如申请号为中国专利CN200810064977.4，名称为“以介孔二氧化硅为模板合成高比表面积纳米铁酸镧的方法”，借助介孔二氧化硅为模板，合成高比表面积纳米铁酸镧。上述制备方法工艺繁琐，效率低，且未发现多孔结构铁酸镧微球的制备方法。因此，开发新型结构铁酸镧纳米材料的制备方法仍是一个值得探索的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种简便的铁酸镧多孔微球的制备方法。具有成本低，生产工艺简单，产率高，无环境污染，易于工业化大规模生产的特点。所得铁酸镧多孔微球由细小颗粒组成，形貌规整，可应用于燃料电池、催化剂、磁性材料以及气体传感器等领域。
[0005]实现本发明目的的技术方案是:一种水热法制备铁酸镧多孔微球的方法，其特征在于:在一定浓度的硝酸镧与硝酸铁混合溶液中，加入一定摩尔比的柠檬酸，充分混合，将混合溶液密封于高压釜，在特定的温度下水热反应一定时间，离心分离，洗涤，干燥，空气中置于马弗炉中煅烧即可得到具有多孔结构的铁酸镧微球。具体合成步骤如下:
(1)称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.05-0.1摩尔/升，硝酸铁的浓度0.05-0.1摩尔/升，且硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ;
(2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻；
(3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在160-200°C温度下，进行水热反应16-24小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；
(4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在600-80(TC下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
[0006]本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果:
(1)本发明全部在水溶液中进行，且采用简单便宜的柠檬酸为添加剂，不需要昂贵的表面活性剂，成本低廉；
(2)本发明在制备过程中的各个步骤都不产生有毒有害物质，有利于环境保护；
(3)本发明方法简单，操作方便，生产用设备简易，易于工业化大规模生产；
(4)采用本发明所得铁酸镧多孔微球形貌规整，可应用于燃料电池、催化剂、磁性材料以及气体传感器等领域。
[0007]
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为实施例1中铁酸镧多孔微球的X射线衍射图谱图2为实施例1中铁酸镧多孔微球的低倍FESEM图片
图3为实施例1中铁酸镧多孔微球的高倍FESEM图片图4为实施例1中铁酸镧多孔微球的TEM图片图5为实施例1中铁酸镧多孔微球的FESEM图片图6为实施例1中铁酸镧多孔微球的FESEM图片图7为实施例1中铁酸镧多孔微球的FESEM图片下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
(O称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.05摩尔/升，硝酸铁的浓度0.05摩尔/升，保持硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ;
(2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻；
(3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在180°C温度下，进行水热反应20小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；
(4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在700°C下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
[0010]实施例2
(O称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.06摩尔/升，硝酸铁的浓度0.06摩尔/升，保持硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ;
(2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻； (3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在180°C温度下，进行水热反应18小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；
(4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在800°C下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
[0011]实施例3
(O称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.07摩尔/升，硝酸铁的浓度0.07摩尔/升，保持硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ;
(2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻；
(3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在200°C温度下，进行水热反应16小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；
(4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在700°C下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
[0012]实施例4
(1)称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.1摩尔/升，硝酸铁的浓度0.1摩尔/升，保持硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ;
(2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻；
(3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在200°C温度下，进行水热反应24小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；
(4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在800°C下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
[0013]试验结果
用实施例1制备出的铁酸镧样品经X射线衍射仪测试所得的XRD图谱，如图1所示，采用本发明所制备的样品的XRD图谱的所有衍射峰的位置与国际衍射数据标准卡JCPDS N0.37-1473相符合，且无其他杂峰，表明所制备的样品就是LaFeO3，无其他杂质，且结晶度良好；经场发射扫描电子显微镜拍摄所得的低倍FESEM图片，如图2所示，可以看出所得铁酸镧样品呈规则球形，尺寸约为3-4微米；经场发射扫描电子显微镜拍摄所得的高倍FESEM图片，如图3所示，可以看出铁酸镧微球由众多纳米颗粒组成，且存在大量空洞；图4为所得样品的透射电子显微镜图片，进一步证实了所制备铁酸镧样品的球形及多孔结构。
[0014]用实施例2制备出的铁酸镧多孔微球的FESEM图片如图5所示。
[0015]用实施例3制备出的铁酸镧多孔微球的FESEM图片如图6所示。
[0016]用实施例4制备出的铁酸镧多孔微球的FESEM图片如图7所示。
【权利要求】
1.一种利用水热法制备纳米铁酸镧多孔微球的方法，具体合成步骤如下: (O称取一定量的硝酸镧和硝酸铁，溶于去离子水中，其中硝酸镧的浓度0.05-0.1摩尔/升，硝酸铁的浓度0.05-0.1摩尔/升，且硝酸镧与硝酸铁的摩尔比为I ; (2)向步骤(I)所得混合溶液中加入柠檬酸作为添加剂，其中柠檬酸与硝酸镧的摩尔比为6,室温下磁力搅拌,混合均勻； (3)将步骤(2)中所得混合溶液移至内衬为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在160-200°C温度下，进行水热反应16-24小时，再将水热反应后的产物利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤； (4)将步骤(3)所得固体产物放置于干燥箱中，60°C干燥24小时，然后置于氧化铝坩埚放入马弗炉，在600-80(TC下热处理3小时，得到具有多孔结构的铁酸镧微球。
【文档编号】C01G49/00GK104291382SQ201410484795
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】肖红霞, 宋鹏, 薛铖, 张玉, 苏文华, 潘锐之 申请人:济南大学