一种制备PrTiO3粉体的方法与流程

本发明涉及稀土abo3型钙钛矿复合氧化物材料的制备，特别是涉及一种制备prtio3粉体的方法。

背景技术：

prtio3(钛酸镨)属于一种abo3型稀土钙钛矿复合氧化物，正如文献(journalofmagnetismandmagneticmaterials，1984，64：299-303)报道prtio3是一类具有独特磁特性的稀土钙钛矿型复合氧化物材料；文献(journalofsolidstatechemistry，1981，40：241-247)也报道prtio3这类化合物由于具有特别的磁学和电学性能而受到广泛的关注。

目前，制备prtio3的方法主要有高温固相反应法和物理气相沉积法等。如文献(journalofmagnetismandmagneticmaterials，1984，64：299-303)报道通过系列反应制备得到的pr2o3和ti2o3为起始原料，在5×10^-5torr的真空条件，于1500℃高温固相反应10h左右制备得到prtio3；文献(sensorsandactuatorsb，2008，133：97-104)报道在si基底上通过物理气相沉积法制备了pr2o3和prtio3的薄膜。1500℃的高温固相反应和物理气相沉积法都需要较昂贵的特殊设备，存在制备工艺较复杂、耗时长和成本高等缺点，工业化应用前景堪忧。

微波加热技术具有加热速度快、效率高、反应条件易于控制、易于工业化和节能高效等优点，在材料制备领域具有广泛的应用，但利用微波加热技术来协助制备prtio3粉体还未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微波协助法制备prtio3粉体的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，具体步骤为：

(1)反应溶液的配制

在室温条件下，将0.0035mol硝酸镨溶于100ml去离子水中得到硝酸镨溶液，用0.5mol/l的稀硝酸调节硝酸镨溶液的ph值等于1；在强烈搅拌条件下，向ph值等于1的硝酸镨溶液中加入0.042mol的柠檬酸三铵，待柠檬酸三铵溶解后，滴入0.0035mol钛酸乙酯得到混合溶液，将混合溶液继续搅拌反应10min得到反应溶液。

(2)粉体产品的制备

将100ml反应液放入微波炉中，在保持微波功率850w～950w条件下反应25min至完全燃烧得到初产物，冷却至室温取出初产物，将初产物放入马弗炉中于820℃～880℃温度范围煅烧2h，冷却至室温取出研磨细得到prtio3粉体产品。

本发明的积极效果是：采用微波法快捷的制备出初产物，再经820℃～880℃温度煅烧2h即可得到prtio3粉体产品，为prtio3粉体产品的制备开发了新工业，达到了操作简单、快速高效、成本相对较低、可工业化生产prtio3粉体的目的。

附图说明

图1：实施例1所得prtio3产品的xrd图；

图2：实施例1所得prtio3产品的扫描电镜照片；

图3：实施例1所得prtio3产品的漫反射吸收谱；

图4：实施例1所得prtio3产品可见光催化降解甲基橙的降解率随时间的变化曲线。

具体实施方式

实施例1

在室温条件下，将0.0035mol硝酸镨溶于100ml去离子水中得到硝酸镨溶液，用0.5mol/l的稀硝酸调节硝酸镨溶液的ph值等于1；在强烈搅拌条件下，向ph值等于1的硝酸镨溶液中加入0.042mol的柠檬酸三铵，待柠檬酸三铵溶解后，滴入0.0035mol钛酸乙酯得到混合溶液，将混合溶液继续搅拌反应10min得到反应溶液。将100ml反应液放入微波炉中，在保持微波功率850w条件下反应25min至完全燃烧得到初产物，冷却至室温取出初产物，将初产物放入马弗炉中于820煅烧2h，冷却至室温取出研磨细得到prtio3粉体产品。对得到的产品分别进行x射线衍射(xrd)分析、扫描电镜(sem)观测和和漫反射吸收谱(drs)测试，结果如图1、图2和图3所示。

图1是采用xd-6型x射线衍射分析仪，粉末法分析测定得到的产品的xrd图。从图1可知，所得产品的xrd图谱与标准的prtio3(pdf#29-1075)完全吻合，这表明制备得到的产品是prtio3。

图2是采用日立s-3400n扫描电子显微镜测试得到的产品的扫描电镜照片。从图2可知，prtio3产品以平均粒径0.5μm左右的颗粒存在为主，颗粒虽有团聚，但总体上均匀性较好。

图3是采用美国热电公司的带积分球的ev220型紫外-可见光谱仪，以标准的baso4作为参比，将prtio3粉末压片，然后进行测试得到的漫反射谱，并通过kubelka-munk方程转换为漫反射吸收谱。从图3可知，prtio3的吸收边波长λ为580nm。根据kubelka-munk理论，利用公式e(ev)＝1240/λ计算得到prtio3的带隙宽度为2.1ev，这为prtio3粉体的可见光催化活性奠定了基础。

为了表征prtio3粉体的可见光催化活性，光催化实验在北京中教金源科技有限公司的cel-hxf300型光催化反应装置中进行，光源为150w氙灯。将20mg的prtio3粉体加入到10mg/l的模拟污水甲基橙溶液中避光5min后，进行光催化降解实验；降解所需时间后取出离心分离去除粉体，通过紫外-可见分光光度计(λ＝464nm)对离心后的澄清溶液进行吸光度的测定，从而求得prtio3对甲基橙的降解率，实验结果如图4所示。从图4可知，光催化反应的前30min，prtio3对甲基橙的光催化降解速率非常快，30min时甲基橙的降解率就达到了55％左右；而30min至120min范围内，光催化降解速率有所变慢，经过120min光催化反应后，甲基橙的降解率达到了98.0％，这表明prtio3对甲基橙具有优良的可见光催化降解活性。

实施例2

在室温条件下，将0.0035mol硝酸镨溶于100ml的去离子水中得到硝酸镨溶液，用0.5mol/l的稀硝酸调节硝酸镨溶液的ph值等于1；在强烈搅拌条件下，向ph值等于1的硝酸镨溶液中加入0.042mol的柠檬酸三铵，待柠檬酸三铵溶解后，滴入0.0035mol钛酸乙酯得到混合溶液，将混合溶液继续搅拌反应10min得到反应溶液。将100ml反应液放入微波炉中，在保持微波功率950w条件下反应25min至完全燃烧得到初产物，冷却至室温取出初产物，将初产物放入马弗炉中于880煅烧2h，冷却至室温取出研磨细得到prtio3粉体产品。按照实施例1相同的光催化实验方法，prtio3光催化降解10mg/l的甲基橙溶液120min时，甲基橙降解率达到了98.5％，prtio3粉体产品对甲基橙表现出了优良的可见光催化降解活性。

实施例3

在室温条件下，将0.0035mol硝酸镨溶于100ml的去离子水中得到硝酸镨溶液，用0.5mol/l的稀硝酸调节硝酸镨溶液的ph值等于1；在强烈搅拌条件下，向ph值等于1的硝酸镨溶液中加入0.042mol的柠檬酸三铵，待柠檬酸三铵溶解后，滴入0.0035mol钛酸乙酯得到混合溶液，将混合溶液继续搅拌反应10min得到反应溶液。将100ml反应液放入微波炉中，在保持微波功率900w条件下反应25min至完全燃烧得到初产物，冷却至室温取出初产物，将初产物放入马弗炉中于850煅烧2h，冷却至室温取出研磨细得到prtio3粉体产品。按照实施例1相同的光催化实验方法，prtio3光催化降解10mg/l的甲基橙溶液120min时，甲基橙降解率达到了90.2％，prtio3粉体产品对甲基橙表现出了优良的可见光催化降解活性。