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.f^Sm0.uOn-Sm0.eSrt^FeO；^ δ超细粉体的方法，属于一种材料制备工艺。
【背景技术】
[0002]Ce0 85Sm0 jgOj 925-Sm0 6Sr0 4Fe03 δ是一种混合导体透氧膜材料，萤石结构的Ce。.85Sm0 15(\ 925是良好的氧离子导体，可以作为电解质材料，I丐钛矿结构的Sm α 6Sr0.4Fe03 δ是良好的电子导体，可以作为导电材料，因此Ce0.f^Smt^On-Sm0.fsSrojFeOa δ既能传导电子又能传导氧离子，在氧气分离、固体氧化物燃料电池、多相催化和氧传感器等领域有着巨大的应用前景。混合导体透氧膜粉体材料的制备通常有Η)ΤΑ-柠檬酸法和固相法。文献Zhu所著的“Oxygen permeat1n and partial oxidat1n of methane in dual-phase membranereactors”和中国专利CN100467419C提供了 EDTA-柠檬酸法即有机酸缩合和浓缩成胶法制备75wt.% Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 δ粉体的方法，这种方法可以制备出颗粒均匀、稳定性好的透氧膜粉体，但制备过程繁琐，溶胶干燥时间较长，生产成本高，煅烧时产品收率低，种种弊端使有机酸缩合成胶制备混合导体透氧膜粉体材料难以实现规模生产。固相法制备透氧膜粉体操作简单，工业化易实现，但制备的粉体成分不均匀且能耗高。化学沉淀法具有操作简单，生产成本低，易规模生产的优点，若利用化学沉淀法，将各种金属元素一起沉淀，也可得到成分均一、颗粒均匀且稳定性好的混合陶瓷透氧膜粉体材料。然而，由于不同金属元素具有不同沉淀pH值，用同一种沉淀剂和沉淀方法对多种金属元素同时沉淀，经常得到胶体沉淀，过滤、洗涤过程非常困难，烘干后颗粒较大且不均匀，目前为止，国内外未见采用碳酸氢铵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分散性好、颗粒均匀、中位粒径D5。为300?500nm 的 75wt.% Ce0 85Sm0 150L 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 δ超细粉体的方法。
[0004]技术解决方案:本发明按化学计量比向反应器中分别加入浓度0.23mol/L的CeCl3和 1.32mol/L的 SmCl3溶液，再分别加入SrCl2.6Η20和FeCl3.6Η20 晶体，待SrCl2.6Η20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、SrCljP FeCl 3的混合溶液，将混合溶液加热到60°C，再分别加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入浓度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 Ce 4+摩尔比为 1: 0.05 ?0.12 ;Ce (N0 3)4溶液加入完毕后，再向混合溶液中加入浓度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，得到棕褐色的沉淀，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D5。为 300 ?500nm、具有萤石相和钙钛矿相的 75wt.% Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0.6Sr0.4Fe03 δ超细粉体。
[0005]发明效果
[0006]本发明中加入Ce (N03) 4和煮沸过程是关键，若不加入Ce (NO 3) 4，粉体颗粒大且不均匀，加入Ce (N03) 4得到细小且均匀的粉体颗粒，溶液中Ce 4+与Ce 3+摩尔比大于0.12，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 (N03)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D 5。为300 ?500nm、具有萤石相和钙钛矿相的 75wt.% Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0.6Sr0.4Fe03 5超细粉体。
【附图说明】
[0007]图1 为本发明制备的 75wt.% Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0.6Sr0.4Fe03 δ粉体 XRD图；
[0008]图2 为本发明制备的 75wt.% Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 5粉体粒度分布图。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
[0010]向反应器中分别加入710ml浓度0.23mol/L的CeCl3和59.4ml浓度1.32mol/L的 SmCl3溶液，再分别加入 7.lg SrCl 2.6H20 和 17.9g FeCl3.6H20 晶体，待 SrCl2.6H20 和FeCl3.6Η20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60°C，再加入1.5g PEG10000和0.9g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入5.5ml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，得到棕褐色的沉淀，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D5。为314nm、具有萤石相和I丐钛矿相的75wt.% Ce 0.85Sm0.150L 925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe03 δ 超细粉体。
[0011]实施例2
[0012]向反应器中分别加入1447ml浓度0.23mol/L的CeCl3和99ml浓度1.32mol/L的 SmCl3溶液，再分别加入 11.7g SrCl 2.6H20 和 29.8g FeCl3.6H20 晶体，待 SrCl2.6H20和FeCl3.6H20晶体完全溶解后，将混合溶液加热到60。。，再加入3.2g PEG10000和1.9g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入12.7ml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5min，得到棕褐色的沉淀，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D5。为435nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 δ 超细粉体。
[0013]实施例3
[0014]向反应器中分别加入1518ml浓度0.23mol/L的CeCl3、7ml浓度2.9mol/L的Ce (N03)4和 99ml 浓度 1.32mol/L 的 SmCl 3溶液，再分别加入 11.7g SrCl 2.6H20 和 29.8gFeCl3.6H20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，再分别加入3.2g PEG10000和1.9g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入浓度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，得到棕褐色的沉淀，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D5。为365nm、具有萤石相和I丐钛矿相的75wt.% Ce 0.85Sm0.150L 925-25wt.%Sm0.6Sr0.4Fe03 δ 超细粉体。
[0015]实施例4
[0016]向反应器中分别加入2277ml浓度0.23mol/L的CeCl3和148.5ml浓度1.32mol/L 的 SmCl3溶液，再分别加入 17.5g SrCl 2.6H20 和 44.7g FeCl3.6H20 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，再分别加入4.8g PEG10000和
2.9g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入10.5ml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，得到棕褐色的沉淀，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D5。为443nm、具有萤石相和钙钛矿相的75wt.%Ce0.85Sm0.150L 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 δ 超细粉体。
【主权项】
1.一锅沉淀法制备Ce 0.85Sm0.150L925-Sm0.6Sr0.4Fe03 δ超细粉体，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CeCl#P 1.32mol/L的SmCl 3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、SrCljP FeCl 3的混合溶液，将混合溶液加热到60°C，再分别加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入浓度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Ce 4+摩尔比为1: 0.05?0.12 ;Ce (N0 3) 4溶液加入完毕后，再向混合溶液中加入浓度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，得到棕褐色的沉淀，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D5。为300?500nm、具有萤石相和钙钛矿相的 75wt.% Ce0 85Sm0 150! 925-25wt.% Sm0 6Sr0 4Fe03 δ超细粉体。
【专利摘要】本发明涉及一种一锅沉淀法制备Ce0.85Sm0.15O1.925-Sm0.6Sr0.4FeO3-δ超细粉体的方法，属于一种材料制备工艺。Ce0.85Sm0.15O1.925-Sm0.6Sr0.4FeO3-δ是一种混合导体透氧膜材料，在氧气分离、燃料电池及合成气体领域应用前景广阔。本发明按化学计量比配制CeCl3、SmCl3、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，得到棕褐色的沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，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75wt.％Ce0.85Sm0.15O1.925-25wt.％Sm0.6Sr0.4FeO3-δ超细粉体。
【IPC分类】C01G49/00, B82Y30/00
【公开号】CN105236492
【申请号】CN201510518608
【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1月13日
【申请日】2015年8月17日