[发明专利]硬脂酸溶液燃烧法制备钙钛矿型纳米LaFe0.5Mn0.5O3

说明书

技术领域

本发明属于钙钛矿型纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃制备技术领域，具体是用硬脂酸溶液燃烧法制备钙钛矿型纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃。

背景技术

近几年来，纳米科学与纳米技术正在蓬勃兴起。纳米材料在磁性、电子、光学、高密度的烧结、光催化、传感、尤其是生物、医学等领域中都有着广阔的应用前景。

LaFe_0.5Mn_0.5O₃属钙钛矿型稀土复合氧化物，目前它作为汽车尾气的三效催化剂被科技工作者广泛研究。众所周知合成方法往往极大地影响并改变物质的物理化学性能。制备LaFe_0.5Mn_0.5O₃的方法较少，仅报道有溶胶凝胶法及脉冲激光沉积两种方法。溶胶—凝胶法制备纳米化合物具有：(1)反应温度低，反应过程易于控制；(2)制品的均匀度、纯度高(均匀性可达分子或原子水平)；(3)化学计量准确，易于改性，掺杂的范围宽(包括掺杂的量和种类)。但制备所需时间较长，不易实现工业化。而脉冲激光沉积方法显然存在着生产成本大等缺点。

燃烧合成法是是相对于自蔓延高温合成而提出的。该工艺的基本原理是：所用的氧化剂和燃料混合物具有放热特性，在一定温度诱发下能自发发生氧化还原反应，最终得到所需产品。所得产品的粒度大小及分布等与所用燃料的种类，合成条件等都有很大关系。

目前的常用的凝胶-燃烧合成的方法是将溶胶-凝胶湿化学合成法和自蔓延燃烧合成法有机地结合起来的一种低温燃烧化学方法。此方法首先在水溶液体系中生成凝胶，然后燃烧其凝胶而制备化合物。具有快速简单，方便，且易实现工业化等特点。目前低温燃烧法制备化合物及其掺杂物所使用的有机燃料为氨基乙酸，甘氨酸等。由于凝胶是在水溶液体系中形成，所以不可避免地会发生反应物金属离子易水解的缺点，所得产品粒度较大。

我们所采用的硬脂酸溶液燃烧法是基于硬脂酸熔点较低(68—70℃)，本身可以作为金属盐的溶剂，且硬脂酸兼有配合剂和表面活性剂的双重作用，在合成过程中没有或只有少量水参与，从而防止了金属离子的水解沉淀，可减少产品的团聚现象。另外燃烧过程中产生的大量气体冲击形成的固体颗粒，既可使粉体粒度变小，也可防止粒子之间的团聚。所以在适宜的条件下可制得粒径分布均匀，粒径小的纳米粉体，可望能大大提高产品的各种物理化学性能。

发明内容

本发明克服了目前水溶液体系中凝胶燃烧法的缺点，利用硬脂酸非水溶剂的特性，用硬脂溶液燃烧法制备了钙钛矿型纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃，并提供了制备纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃的优化条件。

本发明是采用以下列方案实现的：(1)在恒温油浴加热条件下，将硬脂酸溶解；(2)将硝酸镧，硝酸铁，氯化锰固体溶于熔融硬脂酸中，在恒温磁力搅拌下，控制一定温度，反应足够时间使反应体系变成硬脂酸络合物溶液；(3)使硬脂酸络合物溶液在一定温度下燃烧得到混合氧化物，取出产物研磨，将其放入马弗炉中，在一定温度下煅烧一定时间，可得到纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃粉体。

硬脂酸溶液燃烧法制备钙钛矿型纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃的适宜条件是：按摩尔比1∶0.5∶0.5∶7～1∶0.5∶0.5∶10称量硝酸镧、硝酸铁、氯化锰，硬脂酸。在油浴加热条件下，先将硬脂酸溶解，恒温磁力搅拌下，将硝酸镧，硝酸铁、氯化锰固体溶于熔融硬脂酸中，控温110～117℃，使其生成均匀硬脂酸络合物溶液，将其置于马弗炉中，于300-500℃使其燃烧后，取出产物研磨，再于马弗炉中于600℃煅烧1h，可得纳米LaFe_0.5Mn_0.5O₃粉体。实验结果表明：煅烧温度越高，所得粉体的晶化程度更好。