一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及铜系稀土材料制备技术领域，具体涉及一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法。采用改进静电纺丝方法与化学合成方法相结合进行粉体制备。采用本发明专利技术提供的方法制备出的铜酸镧La2CuO4纳米粉体纯度高，形貌好，晶粒尺寸小，对孔雀石绿有很强的吸附性能。本发明专利技术提供的制备方法，经济高效，操作简单，对设备条件要求低，能实现对La2CuO4的可控制备，制备的铜酸镧粉体具有纳米尺度，大大提高了铜酸镧粉体的适用范围并适合工业化生产。

A preparation method for nanoscale adsorbents of lanthanum cuprate

The invention relates to the technical field of the preparation of copper series rare earth materials, in particular to a preparation method of lanthanum copper acid nanoscale material. The powder system was prepared by the combination of modified electrostatic spinning and chemical synthesis. The lanthanum La2CuO4 nano powder prepared by the method provided by this invention has high purity, good appearance and small grain size, and has strong adsorption capacity for malachite green. The preparation method provided by the invention has the advantages of high efficiency, simple operation, low requirement for equipment, and controllable preparation for La2CuO4. The lanthanum copper oxide powder has nanometer scale, greatly improves the scope of application of lanthanum copper powder and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法
本专利技术涉及铜系稀土材料制备
，具体涉及一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法。
技术介绍
稀土材料作为吸附剂在处理印染废水方面的应用得到越来越广泛的关注。稀土型吸附剂去除污染物的机理是：稀土金属在水溶液中与水配位形成水合氧化物，稀土金属原子由于电势小、碱性大，水合氧化物带正电荷，因而对水中阴离子具有较大的吸附活性。铜酸镧La2CuO4是稀土材料中典型的类钙钛矿复合氧化物，它是一种p型半导体材料，同时也是超导材料的母相材料。因La2CuO4内部有两种不同结构的交替组合，所以La2CuO4除了具有ABO3型钙钛矿的相似性能外，还有高温超导、催化等方面的性能。与ABO3相比的A2BO4中AO盐岩层的存在，使ABO3层中的BO6八面体发生畸变，所以在大的弹性范围内A2BO4的结构稳定。A2BO4型复合氧化物是一种非整比化合物，结构中可能存在氧空位，使其具有气敏性，能用做性能优良的半导体传感器。此外，La2CuO4在有机物催化氧化、氨氮氧化物催化消除和汽车尾气催化净化等方面也具有良好的应用潜能。目前报道的铜酸镧的制备方法有高温固相法、水热合成法、自蔓延燃烧法等，这些方法均存在着反应条件不可控，合成温度较高，产品杂质含量高等不足，限制了铜酸镧材料的推广应用。因此，研发一种工艺简单易操作，能实现对高性能的铜酸镧粉体的可控制备的制备方法显得十分必要。本专利技术采用简单溶液法与电场相结合，该方法反应时间短，节约能源，不产生任何工业废物，污染少，适合大规模生产；在制备过程中同时采用外加电场与化学合成相结合的制备技术制备铜酸镧，并可以采用低温烧结工艺，可以改变产品比表面积及其形貌。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铜酸镧纳米粉体的制备方法，该方法制备出的铜酸镧纯度高，性貌好，性能优异。具体技术方案如下：一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照铜酸镧La2CuO4中Cu与La的化学计量比称取Cu的可溶性盐和La的可溶性盐溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液A；(2)称取适量碱溶于乙醇溶液中，调节pH值为10～11，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，加入聚乙二醇和丁二酮肟，搅拌制备得到溶液C；(4)采用改进静电纺丝的方法外加电场进行制备，制备过程中，在原有静电纺丝设备的正负电极上，外加-5V～+5V交流变电场，控制其电流方向，形成矩齿形电波；采用外加正负直流电场，正负直流电场的电压-5000V～+5000V，反应时间为30min～90min；反应一段时间后，静置溶液C，然后对溶液C采用真空抽滤机进行抽滤，取滤饼放入烘箱中烘干，得到物质D；(5)将物质D置于马弗炉中进行煅烧，得到煅烧产物；(6)煅烧产物经粉碎、研磨后即得La2CuO4纳米粉体。步骤(1)中所述的Cu的可溶性盐可以为一种或多种。步骤(1)中所述的La的可溶性盐可以为一种或多种。步骤(1)中去离子水的体积用量为铜的可溶性盐和镧的可溶性盐总摩尔质量的6～8倍，步骤(2)中乙醇的体积用量为碱摩尔质量的10～12倍。步骤(2)中碱为NaOH、KOH、三乙胺或氨水中的一种。步骤(3)中所述的搅拌条件为机械搅拌或磁力搅拌，转子转数为500～1000r/min,搅拌时间30～40min。步骤(4)中所述的放入烘箱烘干，烘箱温度设置为70～90℃，保温7～10h。步骤(5)中所述的置于马弗炉中煅烧，煅烧温度设置为600～900℃，升温60～100min，保温30～40min。本方法的优点是：研究最优成分配比时经检测，在800℃低温烧结条件下，外加直流电场-300V和+300V，外加交流电场-3V和+3V时制备出的粉体催化效果最优；本专利技术在原有简单溶液制备的过程中，添加聚乙二醇和丁二酮肟，有效的分散了铜离子和镧离子，使得制备的粉体更为细小，有利于纳米化，具体为丁二酮肟与铜离子进行有效的配位，可使铜和钐充分溶解在聚乙二醇中。此外本专利技术采用在原有静电纺丝法的基础上加以改进，可制备的纤维材料具有极大的长径比和比表面积，该性能对光催化表现出较好性能，可使产品应用于光催化
，开拓了新的性能。通过本专利技术方法制备的铜酸镧La2CuO4纳米粉体，对其进行XRD测试和扫描电镜测试。使用DX2500型X射线衍射仪对铜酸镧La2CuO4纳米粉体样品进行了测试。样品的XRD测试结果与La2CuO4的标准PDF卡片(PDF#80-1481)对比图如图1-2所示。由图可知，与标准PDF卡片相比，两者的峰值情况几乎一致，说明所制备出的La2CuO4粉体较为纯净。使用SUPRA-55型扫描电子显微镜对样品进行形貌测试，扫描电镜测试结果如图3所示。从图中可以看出，所制备出的La2CuO4粉体形貌较为规整，基本呈片状结构，片层尺寸达到了纳米级别。经吸附性能测试，样品对孔雀石绿有很强的吸附性。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到样品与La2CuO4基体标准卡片(PDF#80-1481)的X-射线衍射图谱；其中，a-La2CuO4基体标准卡片(PDF#80-1481)；b-实施例1的制备的样品图；图2为本专利技术实施例2制备得到样品与La2CuO4基体标准卡片(PDF#80-1481)的X-射线衍射图谱；其中，a-La2CuO4基体标准卡片(PDF#80-1481)；b-实施例2的制备的样品图；图3为本专利技术实施例3制备得到La2CuO4纳米粉体的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例4制备得到的样品对孔雀石绿的吸附曲线图；图5为本专利技术对比例1制备得到La2CuO4纳米粉体的扫描电镜图；图6为本专利技术对比例2制备得到的样品对孔雀石绿的吸附曲线图；图7为本专利技术对比例3制备得到的样品对孔雀石绿的吸附曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围不受实施例所限。实施例1(1)按照铜酸镧La2CuO4中Cu与La的化学计量比称取2mmol乙酸铜和4mmol乙酸镧溶于去离子水中，去离子水体积用量为乙酸铜和乙酸镧总摩尔质量的6倍混合均匀，得到溶液A；(2)称取2g氢氧化钠溶于20g乙醇溶液中，调节pH＝10，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，加入3g聚乙二醇和1g丁二酮肟，搅拌30min，转子速度为600r/min,制备得到溶液C；(4)采用外加正负直流电场，正负直流电场的电压±5000V，反应时间为30min；外加±5V交流变电场，控制其电流方向，形成矩齿形电波；静置溶液C，然后对溶液C采用真空抽滤机进行抽滤，取滤饼放入70℃烘箱中，干燥7h，得到物质D；(5)将物质D置于马弗炉中在900℃下煅烧，升温60min，保温30min，得到煅烧产物；(6)煅烧产物经粉碎、研磨后即得La2CuO4纳米粉体。实施例2(1)按照铜酸镧La2CuO4中Cu与La的化学计量比称取2mmol硝酸铜和4mmol乙酸镧溶于去离子水中，去离子水体积用量为硝酸铜和乙酸镧总摩尔质量的6倍混合均匀，得到溶液A；(2)称取1.5g氢氧化钾溶于20g乙醇溶液中，调节pH＝10.5，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，加入2g聚乙二醇和1g丁二酮肟，磁力搅拌35min，转子速度为700r/min,制备得到溶液C；(4)采用外加正负直流电场，正负直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照铜酸镧La2CuO4中Cu与La的化学计量比称取Cu的可溶性盐和La的可溶性盐溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液A；(2)称取适量碱溶于乙醇溶液中，调节pH值为10～11，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，加入聚乙二醇和丁二酮肟，搅拌制备得到溶液C；(4)采用改进静电纺丝的方法外加电场进行制备，制备过程中，在原有静电纺丝设备的正负电极上，外加‑5V～+5V交流变电场，控制其电流方向，形成矩齿形电波；采用外加正负直流电场，正负直流电场的电压‑5000V～+5000V，反应时间为30min～90min；反应一段时间后，静置溶液C，然后对溶液C采用真空抽滤机进行抽滤，取滤饼放入烘箱中烘干，得到物质D；(5)将物质D置于马弗炉中进行煅烧，得到煅烧产物；(6)煅烧产物经粉碎、研磨后即得La2CuO4纳米粉体。

【技术特征摘要】
1.一种铜酸镧纳米吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照铜酸镧La2CuO4中Cu与La的化学计量比称取Cu的可溶性盐和La的可溶性盐溶于去离子水中，混合均匀，得到溶液A；(2)称取适量碱溶于乙醇溶液中，调节pH值为10～11，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢倒入溶液A中，加入聚乙二醇和丁二酮肟，搅拌制备得到溶液C；(4)采用改进静电纺丝的方法外加电场进行制备，制备过程中，在原有静电纺丝设备的正负电极上，外加-5V～+5V交流变电场，控制其电流方向，形成矩齿形电波；采用外加正负直流电场，正负直流电场的电压-5000V～+5000V，反应时间为30min～90min；反应一段时间后，静置溶液C，然后对溶液C采用真空抽滤机进行抽滤，取滤饼放入烘箱中烘干，得到物质D；(5)将物质D置于马弗炉中进行煅烧，得到煅烧产物；(6)煅烧产物经粉碎、研磨后即得La2CuO4纳米粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，刘宣文，倪志远，王仁超，叶志奇，杜雨宸，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21