一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，包括采用氧化镧La2O3与氧化铜CuO混合后放入球磨罐中；对球磨罐进行真空处理，使真空度小于6Pa，然后向球磨罐中充入氩气，重复以上步骤至少三次后进行干磨；干磨结束后，同时在球磨罐的进气口和出气口分别注入氩气和无水乙醇，注入结束依次关闭出气口和进气口，进行湿磨；对湿磨后的混合物进行烘干得到的纳米粉末放置在模具中，通过电动粉末压片机压成片状样品，放置在坩埚中；将坩埚放入在电阻炉中进行加热、保温，然后随电阻炉冷却至室温；取出坩埚中的片状样品进行研磨和过筛，得到铜基氧化物的纳米粉体，本发明专利技术实现了La2CuO4粉体的简单制备、成本低、时间短、颗粒尺寸可控，可进行大规模的工业生产。可进行大规模的工业生产。可进行大规模的工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及铜基氧化物
，特别是一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法。

技术介绍

[0002]铜基氧化物La2CuO4是由钙钛矿层(LaCuO3)和盐岩层(LaO)沿c轴方向以1：1的比例相互交叠而成的层状类钙钛矿型(La2CuO4)复合氧化物。在这种层状结构中，LaO层与LaCuO3层界面对声子有很强的散射作用，因此La2CuO4拥有较低的热导率，这种结构的复合氧化物容易形成缺氧型的非化学计量比化合物，有较好的氧交换及扩散能力，因而其可作为一种具有发展前景的新型氧敏材料。近年来，人们发现La2CuO4具有较大的塞贝克系数，据文献记载，其在室温下的塞贝克系数可以达到340uV/K，通过优化电性能，降低热导率，可以在强相关电子系统中获得良好的ZT值，成为潜在的热电材料。此外，La2CuO4在有机物催化氧化、汽车尾气催化净化和氮氧化物催化消除等方面也具备良好的应用潜能。
[0003]在这种钙钛矿型复合氧化物的制备过程中，不同的制备方法对样品的物理和化学性质，如结构、形态、颗粒大小、比表面乃至对反应的催化活性都有很大的影响，例如固态反应法、自蔓延燃烧法、溶胶—凝胶法等，上述化学法合成纳米材料多数采用溶胶—凝胶法，产量小、时间长当金属离子不能完全被络合时，聚合反应不能进行使该工艺在实际应用中受到了限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法。
[0005]实现本专利技术目的技术解决方案为：一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]1)采用氧化镧La2O3与氧化铜CuO进行配料混合后放入球磨罐中；
[0007]2)对球磨罐进行真空处理，使得真空度小于6Pa，然后向球磨罐中充入氩气，重复以上步骤至少三次后进行干磨；
[0008]3)干磨结束后，同时在球磨罐的进气口和出气口分别注入氩气和无水乙醇，注入结束依次关闭出气口和进气口，进行湿磨；
[0009]4)对湿磨后的混合物进行烘干得到的纳米粉末放置在模具中，通过电动粉末压片机进行压成片状样品，放置在具有99％氧化铝的坩埚中；
[0010]5)将坩埚放入在电阻炉中进行加热、保温，然后随电阻炉冷却至室温；
[0011]6)取出坩埚中的片状样品进行研磨和过筛，得到铜基氧化物的纳米粉体。
[0012]进一步地，所述干磨的转速为100～500rpm，时间为15min～96h。
[0013]进一步地，所述湿磨的转速为50～300rpm，时间为15min～12h。
[0014]进一步地，所述烘干温度为20～200℃，时间为4～20h。
[0015]进一步地，所述电动粉末压片机的压力为10～50MPa；
[0016]进一步地，所述片状样品的直径为12.5mm，高度为3～15mm的圆柱形片体。
[0017]进一步地，所述电阻炉中进行加热、保温是先以50～150℃/h的速度升温至750～900℃，再以20～50℃/h的速度升温到800～950℃，保温5～24h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术实现了La2CuO4粉体的简单制备、成本低、时间短、颗粒尺寸可控(调节球磨转速、球磨时间和筛子孔径)，可进行大规模的工业生产。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例3、4、5所制备的铜基氧化物粉体的X
‑
射线衍射(XRD)图谱；
[0021]图2为本专利技术铜基氧化物粉体材料的透射电镜(TEM)图；
[0022]图3为本专利技术铜基氧化物粉体材料的透射电镜(TEM)放大图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的一种优选实施方式作详细的说明。
[0024]以下实施例中所采用的La2O3：CuO＝1：1为常规化学计量比配比，按此比例就能合成单一的La2CuO4物相。
[0025]实施例1
[0026]一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，包括：
[0027]步骤一、采用高纯的La2O3和CuO氧化物作为初始原料，按La2O3：CuO＝1：1比例配料、混合成粉末；
[0028]步骤二、将混合粉末放入球磨罐中，为了防止粉末在空气中发生变质，对装好粉末的球磨罐进行真空处理，使得真空度小于6Pa，抽完真空后向球磨罐中充入氩气，为了排除罐体中的空气，将以上真空处理、充气氩气过程循环进行三次以上，控制球磨罐的转速为100rpm，时间为15min，进行干磨；
[0029]干磨操作时，粉粒间相互磨搓作用较大，有利于粒形的圆整，其紧实密度也越高；
[0030]步骤三、为了防止粉末结块，使其球磨更加均匀，干磨结束后，在球磨罐的进气口注入氩气的同时，在球磨罐的出气口用针管注入无水乙醇，注射完无水乙醇后先关闭出气口再关闭进气口；控制球磨罐的转速为50rpm，时间为15min，进行湿磨；
[0031]湿磨过程中，添加了无水乙醇，限制了粉末的团聚，促使颗粒细化，因此湿磨的细化效率更高，将干磨与湿磨结合，通过调整干磨与湿磨的时间与转速可以得到想要的粒子尺寸；
[0032]步骤四、对湿磨后的混合物进行烘干，烘干温度为20℃，时间为4h，最终得到La2O3和CuO充分混合均匀的纳米粉末；
[0033]步骤五、将纳米粉末放入直径为12.5mm的模具中，在电动粉末压片机10MPa的压力下，压成直径为12.5mm，高度为15mm的圆柱形片状，均匀地放入99％氧化铝的坩埚中，盖好坩埚盖；
[0034]步骤六、将装有片状样品的坩埚均匀地放入箱式电阻炉中，该箱式电阻炉的控温程序为：先以50℃/h的速度升温至750℃，再以20℃/h的速度升温到800℃，保温5h，在此之后随炉冷却至室温；
[0035]步骤六、对步骤五中固态反应后得到片状样品从坩埚中取出，用研钵将其研磨成粉末，再用200目的筛子过筛，最终得到La2CuO4纳米粉体。
[0036]实施例2
[0037]一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，包括：
[0038]步骤一、采用高纯的La2O3和CuO氧化物作为初始原料，按La2O3：CuO＝1：1比例配料、混合成粉末；
[0039]步骤二、将混合粉末放入球磨罐中，为了防止粉末氧化变价，对装好粉末的球磨罐进行真空处理，使得真空度小于6Pa，抽完真空后向球磨罐中充入氩气，为了排除罐体中的空气，将以上真空处理、充气氩气过程循环进行三次以上，控制球磨罐的转速为500rpm，时间为96h，进行干磨；
[0040]步骤三、为了防止粉末结块，使其球磨更加均匀，干磨结束后，在球磨罐的进气口注入氩气的同时，在球磨罐的出气口用针管注入无水乙醇，注射完无水乙醇后先关闭出气口再关闭进气口；控制球磨罐的转速为300rpm，时间为12h，进行湿磨；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用氧化镧La2O3与氧化铜CuO进行配料混合后放入球磨罐中；2)对球磨罐进行真空处理，使得真空度小于6Pa，然后向球磨罐中充入氩气，重复以上步骤至少三次后进行干磨；3)干磨结束后，同时在球磨罐的进气口和出气口分别注入氩气和无水乙醇，注入结束依次关闭出气口和进气口，进行湿磨；4)对湿磨后的混合物进行烘干得到的纳米粉末放置在模具中，通过电动粉末压片机进行压成片状样品，放置在具有99％氧化铝的坩埚中；5)将坩埚放入在电阻炉中进行加热、保温，然后随电阻炉冷却至室温；6)取出坩埚中的片状样品进行研磨和过筛，得到铜基氧化物的纳米粉体。2.根据权利要求1所述的铜基氧化物La2CuO4粉体材料的制备方法，其特征在于，所述干磨的转速为100～500rpm，时间为15min～96h。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立东，刘姗，张潇，洪涛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：