一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1?yFeyO3材料的制備方法,該方法以鋁礬土和硅藻土為起始原料，采用濕法磨礦、過濾、烘干、加水攪拌，并外加粘結劑、分散劑、穩泡劑和起泡劑，再成型、烘干和燒結制備出純度高和產品質量穩定多孔莫來石材料，然后采用真空和煅燒的方法將鈣鈦礦負載在多孔莫來石材料載體上。本發明專利技術方法原材料易得、制備工藝較簡單、無需大型特殊設備，投資少，生產成本較低，產品生產周期短，效率高，純度高，產品質量穩定，具有較好的工業利用前景。

A preparation method of porous mullite supported perovskite La0.6Sr0.4Co1 yFeyO3 material

The invention relates to a preparation method of porous mullite supported perovskite La0.6Sr0.4Co1 yFeyO3 material, the method with bauxite and diatomite as starting materials by wet grinding, filtration, drying, mixing with water, and adding binder, dispersing agent, foam stabilizing agent and foaming agent, and then molding, drying and sintering preparation high purity and quality stability of porous mullite materials, and then the method of vacuum and calcination of the perovskite load in the porous mullite material carrier. The method of the invention is easy to get raw material and the preparation process is simple, no need of large special equipment, low investment, low production cost, short production cycle, high efficiency, high purity, stable product quality, has good prospects for industrial use.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，具體涉及一種以鋁礬土和硅藻土制備多孔莫來石負載鈣鈦礦材料的方法。
技術介紹
多孔陶瓷是一種含有較多氣孔的無機非金屬材料，具有孔隙率高、滲透率高、耐腐蝕、比表面積大、體積密度小和熱導率低等優異特性，被廣泛應用于冶金、化工、環保、能源、食品、制藥、生物等各個領域，作為過濾、分離、布氣、吸音、隔熱、化工填料、生物陶瓷和催化劑載體等材料使用，因其新型綠色環保，越來越受到該領域科研人員的關注。目前，制備多孔陶瓷的方法主要有三種，包括化學法、有機泡沫浸漬法和泡沫法。化學法是指在坯料中添加一些可以通過化學反應產生氣泡的物質，借化學反應產生氣體，使制品獲得氣孔。有機泡沫浸漬法是利用具有網狀結構的有機泡沫浸漬于陶瓷漿料中，干燥后經燒結去除有機物，得到多孔陶瓷，制備過程包括配制有機漿料、選擇合適的有機泡沫、泡沫的預處理、浸漬、掛漿、燒結等步驟。發泡法是向漿料中引入發泡劑，通過機械方法處理產生氣泡，然后固化漿料，得到多孔坯體，最后再燒結得到多孔陶瓷。其中，化學法制備多孔陶瓷制品反應迅速，其生成的氣泡不易控制；有機泡沫浸漬法工藝簡單，通常用來制備高孔隙率且具有通孔結構的多孔陶瓷，但是，煅燒時，在低溫區的升溫速率必須很慢，而且有機模板在燒去除時，易產生燒渣，造成環境污染，陶瓷框架容易開裂，會顯著降低最后陶瓷制品的力學強度；而發泡法具有產生氣泡微小、孔隙率高、孔形狀和大小可控、生產成本低和工藝簡單等優點。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，該方法具有工藝簡單、需設備少、無需大型特殊設備、投資小、成本低等特點，具有較好的工業利用前景。為解決以上問題，本專利技術通過以下技術方案實現：設計一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，包括如下步驟：（1）根據莫來石中Al2O3、SiO2的成分要求，稱取一定比例的鋁礬土和硅藻土，將二者混合連續濕磨6～12h后，再進行過濾、烘干、研磨，得到混合粉末；所述鋁礬土和硅藻土的比例以使混合粉末中Al2O3與SiO2的摩爾比達到2.5～3.5：1.5～2.5為準，優選3:2；（2）向所述混合粉末中加入適量水（1.2～1.6倍），攪拌10～30min后，加入所述混合粉末4～6wt%的淀粉、0.4～0.6wt%的檸檬酸三銨、0.05～0.20wt%的羧甲基纖維素鈉和0.05～0.20wt%的硅樹脂聚醚乳液（固含量50～60wt%），攪拌均勻后再加入所述混合粉末0.5～1.0wt%的十二烷基硫酸鈉，攪拌2～6min，至得到均勻穩定的泡沫漿料后注模成型，然后，將成型的泡沫漿料置于40～70℃條件下保溫10～60min后脫模，得到坯體；步驟（2）中所述淀粉、檸檬酸三銨、羧甲基纖維素鈉、硅樹脂聚醚乳液和十二烷基硫酸鈉加入量依次為所述混合粉末的5wt%、0.5wt%、0.05wt%、0.15～0.20wt%和1.0wt%；（3）將所述坯體置于110～140℃條件下保溫6～24h，自然冷卻后，再置于1500～1600℃下燒結，即得到多孔莫來石材料A；步驟（3）所述燒結的升溫制度為：室溫至600℃，升溫速率為2～5℃?min-1；600～1000℃，升溫速率為5～8℃?min-1，并在1000℃下保溫30～60min；1000℃以上，升溫速率為3～5℃?min-1，最后保溫1～6h；（4）分別配制0.1mol/L的硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵溶液，并根據鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3中金屬元素的化學計量比要求，按一定體積比進行混合（以使La、Sr、Co、Fe的摩爾比達到0.6：0.4：1-y：y為準），再進行分散5min，同時緩慢滴加KOH和K2CO3的混合溶液（由0.30mol·L-1的KOH溶液和0.15mol·L-1的K2CO3溶液以體積比2：1混合制成），至pH值為10～11，進行分散20min，得到前驅體溶液B；所述鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3中，y優選為0.1～0.2，更優選0.1或0.2；所述分散方式為超聲和攪拌同時進行；（5）將步驟（3）所得多孔莫來石材料A浸漬到步驟（4）所得前驅體溶液B中，并置于真空條件下保壓3h，再于75℃下干燥3h，得到試樣C；將試樣C于700～800℃煅燒2～6h，自然冷卻至室溫后，將煅燒產物加入蒸餾水反復洗滌至中性，再進行烘干，即得到多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料。本專利技術具有以下積極有益效果：（1）本專利技術采用了造孔與發泡相結合的新工藝方法來制備多孔莫來石陶瓷：該方法一方面充分發揮了造孔劑制備出孔隙分布均勻的多孔陶瓷，另一單方面又發揮了發泡法制備陶瓷的孔隙率高的特點，同時充分利用硅藻土原料具有天然多孔的特性，從而使制備出的陶瓷不但孔洞分布均勻，而且具有氣孔率高的特點。（2）本專利技術方法與現有化學法相比，克服了化學法孔洞尺寸和發泡量不易控制的缺陷；與單純的發泡法相比，可根據需要有效控制連通氣孔的數量；與有機泡沫浸漬法相比，制備出的陶瓷具有較高的力學強度。也就是說，本專利技術方法制備的陶瓷具有孔隙分布均勻、連通氣孔數量得到有效控制和提高陶瓷力學性能等特點。然后采用真空浸漬和煅燒的方法將鈣鈦礦負載在多孔莫來石-剛玉載體上,制備出多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料。（3）本專利技術方法具有工藝簡單，效率高，產品質量穩定，成本低等特點，可按需生產制備多孔莫來石負載鈣鈦礦材料。（4）本專利技術所采用的原料來源廣泛，價格低廉；所設計的工藝方法操作簡單方便、安全，設備少，投資小，容易建廠生產；所得產品生產周期短、純度高、質量穩定，成本低，可按需生產。（5）本專利技術方法制備出的多孔莫來石陶瓷更具有強度高、蠕變率低、熱膨脹系數小、抗熱震性好等優點，在熔融金屬過濾、氣體凈化分離、熱交換器、隔熱保溫、催化劑載體、膜支撐體等領域具有廣泛應用。附圖說明圖1～圖5依次為以本專利技術實施例1～5制備出的不同批次的的多孔莫來石負載鈣鈦礦材料的XRD圖譜。具體實施方式以下結合具體實施例進一步闡述本專利技術。下述實施例中的試驗方法，如無特別說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料及試劑，如無特別說明，均購自常規化學試劑商店，所用的硅藻土含SiO2為85wt%，鋁礬土含Al2O3為90wt%。實施例1一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3(y=0.1)材料的制備方法，包括以下步驟：1）制備多孔莫來石材料：分別稱取115克鋁礬土（1.015摩爾的Al2O3）和47.8克的硅藻土（0.676摩爾的SiO2）放入磨機中連續濕磨12h后，將料漿進行過濾得到濾餅，濾餅置于110℃烘箱中烘干后研磨得到混合粉末，將混合粉末置于容器中加水（水與粉末的重量比為1.5:1）攪拌30min，接著加入8g淀粉、0.8g檸檬酸三銨、0.16g羧甲基纖維素鈉和0.24g硅樹脂聚醚乳液（固含量55wt%），攪拌均勻后加入1.6g的十二烷基硫酸鈉，攪拌6min，得到均勻穩定的泡沫漿料后注模成型，然后將成型的泡沫漿料置于烘箱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1?yFeyO3材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）根據莫來石中Al2O3、SiO2的成分要求，稱取一定比例的鋁礬土和硅藻土，將二者混合后連續濕磨6～12h后，再進行過濾、烘干、研磨，得到混合粉末；（2）向所述混合粉末中加入適量水，攪拌10～30min后，加入所述混合粉末4～6wt%的淀粉、0.4～0.6wt%的檸檬酸三銨、0.05～0.20wt%的羧甲基纖維素鈉和0.05～0.20wt%的硅樹脂聚醚乳液，攪拌均勻后再加入所述混合粉末0.5～1.0wt%的十二烷基硫酸鈉，攪拌2～6min，至得到均勻穩定的泡沫漿料后注模成型，然后，將成型的泡沫漿料置于40～70℃條件下保溫10～60min后脫模，得到坯體；（3）將所述坯體置于110～140℃條件下保溫6～24h，自然冷卻后，再置于1500～1600℃下燒結，即得到多孔莫來石材料A；（4）分別配制0.1mol/L的硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵溶液，并根據鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1?yFeyO3中金屬元素的化學計量比要求，按一定體積比進行混合，再進行分散5min，同時緩慢滴加KOH和K2CO3的混合溶液，至pH值為10～11，進行分散20min，得到前驅體溶液B；（5）將步驟（3）所得多孔莫來石材料A浸漬到步驟（4）所得前驅體溶液B中，并置于真空條件下保壓3h，再于75℃下干燥3h，得到試樣C；將試樣C于700～800℃煅燒2～6h，自然冷卻至室溫后，將煅燒產物加入蒸餾水反復洗滌至中性，再進行烘干，即得到多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1?yFeyO3材料。...

【技術特征摘要】
1.一種多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）根據莫來石中Al2O3、SiO2的成分要求，稱取一定比例的鋁礬土和硅藻土，將二者混合后連續濕磨6～12h后，再進行過濾、烘干、研磨，得到混合粉末；（2）向所述混合粉末中加入適量水，攪拌10～30min后，加入所述混合粉末4～6wt%的淀粉、0.4～0.6wt%的檸檬酸三銨、0.05～0.20wt%的羧甲基纖維素鈉和0.05～0.20wt%的硅樹脂聚醚乳液，攪拌均勻后再加入所述混合粉末0.5～1.0wt%的十二烷基硫酸鈉，攪拌2～6min，至得到均勻穩定的泡沫漿料后注模成型，然后，將成型的泡沫漿料置于40～70℃條件下保溫10～60min后脫模，得到坯體；（3）將所述坯體置于110～140℃條件下保溫6～24h，自然冷卻后，再置于1500～1600℃下燒結，即得到多孔莫來石材料A；（4）分別配制0.1mol/L的硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵溶液，并根據鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3中金屬元素的化學計量比要求，按一定體積比進行混合，再進行分散5min，同時緩慢滴加KOH和K2CO3的混合溶液，至pH值為10～11，進行分散20min，得到前驅體溶液B；（5）將步驟（3）所得多孔莫來石材料A浸漬到步驟（4）所得前驅體溶液B中，并置于真空條件下保壓3h，再于75℃下干燥3h，得到試樣C；將試樣C于700～800℃煅燒2～6h，自然冷卻至室溫后，將煅燒產物加入蒸餾水反復洗滌至中性，再進行烘干，即得到多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料。2.根據權利要求1所述多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述鋁礬土和硅藻土的比例以使混合粉末中Al2O3與SiO2的摩爾比達到2.5～3.5：1.5～2.5為準。3.根據權利要求2所述多孔莫來石負載鈣鈦礦La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述鋁礬土和硅藻土的比例...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊中正，嚴亮，趙玉青，張海龍，石風俊，張旭芳，張帥兵，公靜利，
申請(專利權)人：華北水利水電大學，
類型：發明
國別省市：河南;41