[发明专利]一种立方相镧锰钛氧化物的高温高压制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明属于新型功能陶瓷材料制备的技术领域。具体涉及镧锰钛氧化物的立方相，以及以硝酸镧(La(NO₃)₃)，氧化锰(MnO)，钛酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)为原料，利用高温高压制备技术合成镧锰钛氧化物立方相的方法。

背景技术

随着社会的不断发展和进步，人们对材料的认知也更加深入，双钙钛矿型氧化物早已成为目前广泛应用中占有重要地位的一类材料。双钙钛矿型氧化物是相应于钙钛矿ABO₃型氧化物而命名的,它们的通式可以表示为A₂B′B″O₆,其中B′、B″原子与它最近邻的氧原子形成B′O₆、B″O₆八面体，这两种八面体规则地相间排列形成三维网络，A原子位于8个相邻八面体的空隙之中。由于B′和B″离子具有不同的电子组态、不同的离子半径以及相互间不同类型的交换作用,因而对B位离子的替换、掺杂成为深入研究其内在物理本质的有力手段。稀土双钙钛矿化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。目前常规条件下(包括固相法、溶胶凝胶法等)制备的镧锰钛氧化物(La₂MnTiO₆)材料的晶体结构为四方结构。关于采用高温高压制备目前还没有报道。通过研究镧锰钛氧化物的新结构相可以说是增加了此类氧化物的种类，以及随之产生的不同的新的化学催化功能，并能增加在工业催化方面的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是采用新的制备镧锰钛氧化物材料的方法—高温高压合成方法，该方法主要通过合成温度和压力来调整镧锰钛氧化物的高压相结构的形成，制备出具有崭新结构的镧锰钛氧化物的高压相材料；并且该方法易于实施。

本发明的镧锰钛氧化物新结构相，组分是La₂MnTiO₆，其结构是立方结构。

本发明的镧锰钛氧化物立方相制备的技术方案如下所述。

一种镧锰钛氧化物立方相的制备方法，以硝酸镧(La(NO₃)₃)，氧化锰(MnO),钛酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)为原料，通过溶胶凝胶法制得前驱物，将前驱物经压块、组装、高温高压合成、冷却卸压的工艺过程制得镧锰钛氧化物立方相材料；所述的前驱物，是将硝酸镧、氧化锰、钛酸丁酯按摩尔比2∶1∶1混合，通过溶胶凝胶法制备所得；所述的压块，是将得到的前驱物，按氮化硼(BN)管直径大小压成片状；所说的组装，是将片状原料装入氮化硼(BN)管，并将氮化硼管装入石墨管加热容器，再放入叶蜡石合成腔体中；所说的高温高压合成，是在非常普及的现有的高温高压装置上进行，在压力为5GPa、温度为1300～1600℃下保温保压30～60分钟，停止加热，最后冷却卸压。

上述的技术方案也可以叙述为：

一种立方相镧锰钛氧化物的高温高压制备方法，经制得粉状前驱物和高温高压合成的工艺步骤制得立方相镧锰钛氧化物；

所述的制得粉状前驱物，是以硝酸镧、氧化锰、钛酸丁酯按摩尔比2∶1∶1为原料，通过溶胶凝胶法制得；

所述的高温高压合成，是在高温高压装置上进行的；将粉状前驱物压制成型，外面包裹氮化硼(BN)层，装入叶蜡石合成腔体中；在压力为5GPa、温度为1300～1600℃下，保温保压30～60分钟，冷却卸压。

上述的制得粉状前驱物，可以按现有技术的溶胶凝胶法制得，也可以按如下过程制得：将钛酸丁酯加入到质量浓度95％乙醇中，产生白色沉淀，向其中滴加浓硝酸至沉淀完全溶解，得到钛酸丁酯透明溶液；将La(NO₃)₃和MnO溶于去离子水中，再加入钛酸丁酯透明溶液和4.6～4.9倍钛酸丁酯摩尔数的葡萄糖或柠檬酸，搅拌升温至70℃，恒温搅拌至溶液变得粘稠形成溶胶，再烘烤得到干燥膨松的胶体；将胶体500℃下烧结3小时，得到溶胶凝胶的前驱体；将前驱体研磨成细粉状，再次烧结后得到粉状前驱物。

所述的烘烤，可以在110℃下干燥24小时。