[发明专利]硝酸盐辅助柠檬酸络合法低温合成钙钛矿型LaCoO3

说明书

本发明公开一种低温合成钙钛矿型LaCoO₃的方法——硝酸盐辅助柠檬酸络合法。本发明的方法包括以下步骤：首先将镧和钴的前驱体、柠檬酸和去离子水混合得到溶液，接着往溶液中加入硝酸盐助剂(硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙或硝酸镁)，最后经搅拌、干燥和低温焙烧后制得钙钛矿型LaCoO₃。与传统柠檬酸络合法相比，硝酸盐辅助柠檬酸络合法不仅可以显著降低柠檬酸的用量，还能在较低的煅烧温度下(500℃)得到纯相的钙钛矿型LaCoO₃，同时具有制备工艺简单、操作简便等优势，有利于钙钛矿型氧化物的工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿型LaCoO₃的制备方法，特别是一种以碱金属或碱土金属的硝酸盐为辅助剂，以柠檬酸为络合剂在较低煅烧温度下制备LaCoO₃的方法。

背景技术

钙钛矿型LaCoO₃具有许多特殊的性质，已被用作许多领域的功能材料，如燃料电池、催化剂、气体分离器、特大磁电阻和各种气体传感器等，成为最具吸引力和令人感兴趣的复合氧化物之一。因此钙钛矿型LaCoO₃的高效制备至关重要。

目前LaCoO₃常见的合成方法有：固相反应法、水热法、溶液燃烧法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、反胶束法等。在这些传统的合成方法中，溶胶-凝胶法工艺最为简单，具有较好的工业化前景，但此方法一般需要在700 ℃的煅烧条件下才能得到纯相的LaCoO₃，高温不仅造成了能源的浪费，还容易导致材料发生严重的团聚现象，使LaCoO₃的应用受到了限制。另一方面，从现有的报道来看，溶胶-凝胶法制备过程中使用的络合剂(柠檬酸)用量一般都需要过量(镧元素物质的量的0.5倍以上)，柠檬酸的消耗量比较大。

针对溶胶凝胶法需要高温才能制备纯相LaCoO₃的不足，已有相关的专利报道了在较低温度(500 ℃)下得到纯相LaCoO₃的方法，如专利(ZL 201610545762.9)公开了一种葡萄糖辅助静电纺丝法低温合成钙钛矿型LaCoO₃，但静电纺丝法目前仍存在效率较低、难以实现工业化的问题。再有本课题组公开了一种绿色合成镧基钙钛矿的方法(CN201711366602.9)，采用植物质提取液在低温(500 ℃)条件下合成了纯相的LaCoO₃，但美中不足的是，在实际应用过程中植物质原料的种类和新鲜程度对LaCoO₃的低温合成影响较大，使得低温制备纯相LaCoO₃存在一定的不稳定性，因此其工业化应用也受到了一定限制。

因此开发一种能在较低温度下简单且稳定地合成纯相LaCoO₃的方法，对钙钛矿型氧化物的理论研究及工业应用具有重要的意义。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种低温(500 ℃)合成钙钛矿型氧化物LaCoO₃的方法——硝酸盐辅助柠檬酸络合法。

为实现本发明的目的采用的技术方案如下：

(1)将镧的前驱体、钴的前驱体、柠檬酸与硝酸盐助剂(MNO₃，M=Mg、Ca、Na+K、Na+Mg、Na+Mg+Ca、Na+K+Mg+Ca)混合，加入去离子水，搅拌溶解，得到溶液；

(2)将(1)得到的溶液进行干燥、焙烧得到钙钛矿型氧化物LaCoO₃。

优选的，步骤(1)所用的镧的前驱体为硝酸镧或者醋酸镧，所用的钴的前驱体为硝酸钴或者醋酸钴，制备过程中镧元素与钴元素的物质的量之比为1:1。