一种LATON钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LATON型钙钛矿氮氧化物粉体的制备方法，系将可溶性镧盐、可溶性铝盐、可溶性钽盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经烘干高温煅烧后形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，然后将前驱物进行氮化高温处理，即得目的产物。本发明专利技术可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为１∶1～500；可溶性铝盐为氯化铝或硝酸铝中的一种或其混合物；可溶性镧盐为氯化镧或硝酸镧中的一种或其混合物；可溶性钽盐为五氯化钽或五乙氧基钽中的一种或其混合物；燃烧辅助剂为尿素、草酸、柠檬酸或六次甲基四胺中的一种或其混合物。本发明专利技术产品制备成本低，纯度高，杂质含量低，适合批量生产，可用于铁电、光电、光催化以及燃料电池等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种LATON钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法
本专利技术属于无机非金属材料的制备
，具体地说是涉及一种钙钛矿型氮氧 化物粉体的制备方法。
技术介绍
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABX3 ;此类化合物最早被发现者，是存 在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTi03)化合物，因此而得名。由于此类化合物结构上有许多特 性，在凝聚态物理和化工催化方面应用及研究甚广，所以物理学家与化学家常以其分子公 式中各化合物的比例（1:1:3)来简称之，因此又名113结构。呈立方体晶形。钙钛矿型 复合氧化物ABX 3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，A位一般是 稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子，A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部 分取代而保持其晶体结构基本不变，因此在理论上它是研究催化剂表面及催化性能的理想 样品。由于这类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，作为一种新型的功能材料，在环境保护和工业催化等领域具有很大 的开发潜力。 钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和 性能，被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻 器及替代贵金属的氧化还原催化剂光催化等诸多领域，成为化学、物理和材料等领域的研 究热点。 其中钙钛矿结构的过渡金属氮氧化物（X位置是氮和氧两种元素)因为它们吸引人 的性质和潜在的应用而在近几十年得到了可观的关注。钽基氮氧化物作为一种新型的高效 光催化剂也越来越得到人们的重视。LaAl a5Taa502N (缩写为LAT0N)是一种重要的无铅类钙 钛矿型铁电质材料。主要应用于光催化、染料颜料、磁阻材料和净化剂等领域。由于LAT0N 是响应可见光谱(波长大于500 nm)的光催化剂，近年来越来越受到人们的重视。传统的制 备LAT0N粉体的固相反应技术耗时较长且需要高温条件，反应通常是在1000?1300° C下 进行，从而限制了 LAT0N粉体的生产。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工艺简单，目的产物收率高，制 备成本低，操作工艺简单，分散性好的LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法。本专利技术通 过利用燃烧辅助剂，实现了低温固相煅烧制取纯相LAT0N粉体的工艺过程。通过多组对比 试验，发现了燃烧辅助剂在反应中起着重要作用，利用其在反应中的熔化与燃烧放热成功 的生成了具有良好结晶度的LAT0N粉体。本专利技术制备方法同样可以应用于和LAT0N相似的 其它功能材料的化学合成研究，且具有广阔的应用前景。 为达到上述目的，本专利技术是这样实现的。 -种LAT0N钙钛矿型氮氧化物（LaAlQ.5Ta Q.502N，缩写为LAT0N)粉体的制备方法，系 将可溶性镧盐、可溶性铝盐、可溶性钽盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经烘干 高温煅烧后形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，然后将所述前驱物进行氮化高温 处理，即得目的产物LATON钙钛矿型氮氧化物粉体。 作为一种优选方案，本专利技术所述可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为1 : 1? 500。 进一步地，本专利技术所述可溶性铝盐为氯化铝（A1C13)或硝酸铝（Α1(Ν0 3)3·9Η20)中 的一种或其混合物。 进一步地，本专利技术所述可溶性镧盐为氯化镧（LaCl3*7H20)或硝酸镧 (La(N0 3)3*6H20)中的一种或其混合物。 进一步地，本专利技术所述可溶性钽盐为五氯化钽（TaCl5)或五乙氧基钽（Ta(C 2H50)5) 中的一种或其混合物。 进一步地，本专利技术所述燃烧辅助剂为尿素、草酸、柠檬酸或六次甲基四胺中的一种 或其混合物。 进一步地，本专利技术所述醇水混合溶液中的醇为甲醇、乙醇或乙二醇中的一种或其 混合物，且醇水按照体积比1:1混合而成。 进一步地，本专利技术所述醇水混合溶液的烘干温度在50?200 ° C，烘干时间为 1 ?10 h〇 进一步地，本专利技术所述的高温煅烧形成前驱物的反应温度在400?900 ° C，反应 时间为4?24 h。 进一步地，本专利技术所述氮化高温处理温度在500?1000 ° C，反应时间为4?48 h〇 与现有技术相比，本专利技术具有如下特点。 (1)本专利技术工艺路线简单，制备成本低，操作容易控制，具有较高的生产效率。 (2)本专利技术制备的目的产物LAT0N粉体，其纯度高，杂质含量低，分散性好，可满足 现代工业对LAT0N粉体产品的要求。 【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局 限于下列内容的表述。 图1为本专利技术所制备的LAT0N粉体的X射线衍射图。 图2为本专利技术所制备的LAT0N粉体的实物图片。 图3为本专利技术所制备的LAT0N粉体的紫外可见光谱图。 图4为本专利技术所制备的LAT0N粉体的禁带宽度图。 图5为本专利技术所制备的LAT0N粉体作为可见光催化剂的催化活性表征图。 【具体实施方式】 本专利技术以可溶性铝盐、镧盐、钽盐和不同燃烧辅助剂为原料。原料按照一定的摩尔 配比，在甲醇水混合溶液中充分溶解，然后在一定温度下烘干后通过高温煅烧形成前驱物， 再一次研磨使其充分混和均匀，然后将前驱物在氨气下氮化高温处理，即得到LAT0N粉体， 其制备步骤是。 (1)将可溶性铝盐、镧盐、钽盐和不同燃烧辅助剂按照一定的摩尔比称量后，放入 在甲醇水混合溶液中充分溶解，时间大于30分钟。 (2)将上述溶液，在50?200 ° C，烘干1?10 h。 (3)将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度400? 900 ° C，反应时间为4?12 h。 (4)反应后，自然冷却至室温，放入研钵中再次研磨细致，研磨时间于30分钟。 (5)研磨后，在氨气氛围将其进行高温氮化处理，氮化温度为500?1000 ° C，时 间为4?48小时，S卩制得LAT0N粉体。 参见图1至4所示，本专利技术将制备所得的LAT0N粉体进行XRD和紫外可见光谱分 析，其结果是，所得产品LAT0N粉体的颜色是淡红色（图2 )，所得产品LAT0N粉体XRD衍射花 样是ABX3型钙钛矿结构且结晶度很强。所得产品LAT0N粉体的吸收边在550-600nm处（图 3)，禁带宽度约1.89eV (图4)。且在可见光条件下，一定的催化辅助剂和一定浓度牺牲剂 的水溶液中，在光催化氧化水产氧的反应模型中有很高的催化活性（图5)。 实施例1。 将硝酸镧、硝酸铝、五氯化钽和尿素按照摩尔比为2 :1 :1:10,准确称量后放入甲 醇水溶液(醇水体积比1:1)中搅拌溶解，时间大于30分钟。将该溶液，在90 ° C，烘干4 h，将上述的混合物装入坩埚中后放入箱式电阻炉中，煅烧反应，反应温度800 ° C，反应时 间为4 h。反应后，自然冷却至室温，放入研钵中研磨细致，研磨时间于30分钟。将研磨后 产物在氨气氛围下氮化处理，氮化温度为850 ° C，时间为6小时，冷却后，即得LAT0N粉 体，其产品纯度不低于99. 9%，杂质含量：碳小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LATON钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于，将可溶性镧盐、可溶性铝盐、可溶性钽盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经烘干高温煅烧后形成前驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，然后将所述前驱物进行氮化高温处理，即得目的产物LATON钙钛矿型氮氧化物粉体。

【技术特征摘要】
1. 一种LATON钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于，将可溶性镧盐、可溶 性铝盐、可溶性钽盐及燃烧辅助剂在醇水混合溶液中充分溶解，经烘干高温煅烧后形成前 驱物，再一次研磨使其充分混和均匀，然后将所述前驱物进行氮化高温处理，即得目的产物 LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体。2. 根据权利要求1所述的LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于：所 述可溶性钽盐与燃烧辅助剂的摩尔比为1 : 1?500。3. 根据权利要求2所述的LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于：所 述可溶性铝盐为氯化铝或硝酸铝中的一种或其混合物。4. 根据权利要求3所述的LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于：所 述可溶性镧盐为氯化镧或硝酸镧中的一种或其混合物。5. 根据权利要求4所述的LAT0N钙钛矿型氮氧化物粉体的制备方法，其特征在于：所 述可溶性钽盐为五氯化钽或五乙氧基钽中的一种或其混合物。6. 根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，许家胜，崔岩，张艳萍，王莉丽，孙啸虎，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21