本發明專利技術涉及一種一鍋沉淀法制備Ce0.8Sm0.2O1.9?La1?
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種Ce0.8Sm0.2O1.9-La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ超細粉體的制備方法，屬于稀土材料制備領域。
技術介紹
透氧膜材料在氧氣分離、固體氧化物燃料電池、多相催化和氧傳感器等領域有著巨大的應用前景。按照其晶體類型，透氧膜材料可以分為螢石型和鈣鈦礦型，螢石型結構的Ce0.8Sm0.2O1.9有良好的氧離子傳導性能，La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ是一類具有高電子導電率的鈣鈦礦型化合物，二者按適當比例配合，可以得到具有高電子導電率和氧離子導電率的復合陶瓷透氧膜。混合導體透氧膜粉體材料一般采用固相法、有機縮合成膠法。文獻“OxygentransportinCe0.8Gd0.2O2-δ-basedcompositemembranes”采用固相法將具有螢石型結構的Ce0.8Gd0.2O2-δ粉體和具有鈣鈦礦結構的La0.8Sr0.2Fe0.8Co0.2O3-δ直接混合，得到的混合粉體不均勻，在壓片燒結過程中陶瓷膜容易開裂，成品率不高；文獻吉春艷所著“La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-Ce0.8Sm0.2O2-δ復合陰極材料的制備及性能研究”采用碳酸氫銨沉淀法制備Ce0.8Sm0.2O2-δ粉體，采用燃燒合成法制備La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ粉體，將二者按一定比例球磨混合，再采用固相法制備La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-Ce0.8Sm0.2O2-δ粉體材料，得到的粉體均勻性不好，顆粒團聚嚴重；文獻Wang所著的“ANovelCobalt-Free，CO2-Stable，andReduction-TolerantDual-PhaseOxygen-PermeableMembrane”采用EDTA-檸檬酸法，即有機縮合成膠法制備了顆粒均勻的超細Ce0.8Sm0.2O1.9-La0.9Sr0.1FeO3-δ粉體，然而該方法所用金屬硝酸鹽濃度低，生產效率低，煅燒過程中產品收率低，EDTA和檸檬酸消耗量大，成本高，工業生產難以實現。沉淀法可以得到粒徑分布均勻、穩定性好的粉體顆粒，成本低，產業化易實現，但將多種金屬離子混合進行沉淀，由于不同金屬間化學性質的差異，經常得到膠狀沉淀，過濾、洗滌過程非常困難，烘干后沉淀顆粒因過度團聚造成顆粒較大且不均勻，對于La、Ce、Sm、Sr、Co、Fe幾種金屬元素，可以用氫氧化鈉或碳酸鈉將其同時沉淀，但這兩種沉淀劑堿性較強，反應時不可避免局部堿度過濃，使沉淀形成膠體且夾雜、包覆Na元素，灼燒后得到的透氧膜粉體含有雜質元素Na會影響透氧率。碳酸氫銨是工業生產中常用的廉價沉淀劑，由于NH4+與Co元素會形成Co(NH)63+絡離子，利用碳酸氫銨不能將鈷完全沉淀，若控制合適的反應條件，或加入某些添加劑，可以使Co完全沉淀，灼燒后產物中不會含有其它金屬雜質。目前尚未見采用碳酸氫銨一鍋沉淀法制備Ce0.8Sm0.2O1.9-La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ混合導體透氧膜粉體材料的報道。
技術實現思路
本專利技術提供一種碳酸氫銨沉淀法制備具有成本低、分散性好、顆粒均勻、中位粒徑D50為300-500nm、具有螢石相和鈣鈦礦相的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ超細粉體的制備方法。技術解決方案：本專利技術按化學計量比向反應器中分別加入濃度0.23mol/L的CeCl3、1.32mol/L的SmCl3和1.62mol/L的LaCl3溶液，再分別加入SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體，待SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2、CoCl2和FeCl3的混合溶液，將混合溶液加熱到60℃，再加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入濃度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，PEG10000和冰乙酸加入量分別為氯化鈰與硝酸鈰總質量的2.5％～3.5％和1.5％～2.5％，溶液中Ce3+與Ce4+的摩爾比為1∶0.1～0.2，Ce(NO3)4溶液加入完畢后，再加入1.9mol/L的碳酸氫銨溶液，當沉淀母液pH值達到8時，停止加入碳酸氫銨溶液，此時將沉淀體系加熱煮沸2～5min，再冷卻至70℃，加入硬脂酸，硬脂酸與氯化鈷的摩爾比為0.2～0.6∶1，繼續反應30min，所有金屬離子完全沉淀，得到棕紅色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、干燥，900℃煅燒，得到分散性好、顆粒均勻、中位粒徑D50為300～500nm、具有螢石相和鈣鈦礦相的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ超細粉體。專利技術效果本專利技術中加入Ce(NO3)4和硬脂酸及煮沸過程是關鍵，若不加入Ce(NO3)4，粉體顆粒大且不均勻，加入Ce(NO3)4得到細小且均勻的粉體顆粒，溶液中Ce4+與Ce3+摩爾比大于0.2，即Ce(NO3)4過量，粉體均勻性和顆粒大小變化不大，但制備成本增加；若不加入硬脂酸，溶液中Co不能完全沉淀，加入硬脂酸可以使未沉淀的少量Co元素沉淀完全；煮沸過程可提高沉淀晶化程度，有利于后續的過濾、洗滌操作，若不進行煮沸操作，沉淀粘度大，難過濾、洗滌，烘干后粉體團聚嚴重，分散性很差，加入Ce(NO3)4和硬脂酸并在碳酸氫銨加入完畢后將沉淀煮沸，可得到分散性好、顆粒均勻、中位粒徑D50為300～500nm、具有螢石相和鈣鈦礦相的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ超細粉體。附圖說明圖1為本專利技術制備的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La0.8Sr0.2Fe0.8Co0.2O3-δ粉體XRD圖；圖2為本專利技術制備的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La0.8Sr0.2Fe0.8Co0.2O3-δ粉體粒度分布圖；圖3為本專利技術制備的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La0.6Sr0.4Fe0.2Co0.8O3-δ粉體XRD圖；圖4為本專利技術制備的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9-25wt.％La0.6Sr0.4Fe0.2Co0.8O3-δ粉體粒度分布圖。具體實施方式實施例1向反應器中分別加入1257ml濃度0.23mol/L的CeCl3、65.8ml濃度1.36mol/L的SmCl3和53ml濃度1.62mol/L的LaCl3溶液，再分別加入5.7gSrCl2·6H2O、23.2gFeCl3·6H2O和5.1gCoCl2·6H2O晶體，待SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體完全溶解后，將混合溶液加熱到60℃，再分別加入3gPEG和1.8g冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入20ml濃度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，再加入濃度1.9mol/L的碳酸氫銨溶液，當沉淀母液pH值達到8時，停止加入碳酸氫銨溶液，此時將沉淀體系加熱煮沸5min，再冷卻至70℃，加入3.6g硬脂酸，繼續反應30min，得到棕紅色沉淀，沉淀經本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一鍋沉淀法制備Ce0.8Sm0.2O1.9?La1?xSrxFe1?yCoyO3?δ超細粉體，其特征在于，按化學計量比向反應器中分別加入濃度0.23mol/L的CeCl3、1.32mol/L的SmCl3和1.62mol/L的LaCl3溶液，再分別加入SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體，待SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2、CoCl2和FeCl3的混合溶液，將混合溶液加熱到60℃，再加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入濃度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，PEG10000和冰乙酸加入量分別為氯化鈰與硝酸鈰總質量的2.5％～3.5％和1.5％～2.5％，溶液中Ce3+與Ce4+的摩爾比為1∶0.1～0.2；Ce(NO3)4溶液加入完畢后，再加入1.9mol/L的碳酸氫銨溶液，當沉淀母液pH值達到8時，停止加入碳酸氫銨溶液，此時將沉淀體系加熱煮沸2～5min，再冷卻至70℃，加入硬脂酸，硬脂酸與氯化鈷的摩爾比為0.2～0.6∶1，繼續反應30min，所有金屬離子完全沉淀，得到棕紅色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、干燥，900℃煅燒，得到分散性好、顆粒均勻、中位粒徑D50為300～500nm、具有螢石相和鈣鈦礦相的75wt.％Ce0.8Sm0.2O1.9?25wt.％La1?xSrxFe1?yCoyO3?δ超細粉體。...
【技術特征摘要】
1.一鍋沉淀法制備Ce0.8Sm0.2O1.9-La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ超細粉體，其特征在于，按化學計量比向反應器中分別加入濃度0.23mol/L的CeCl3、1.32mol/L的SmCl3和1.62mol/L的LaCl3溶液，再分別加入SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體，待SrCl2·6H2O、FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O晶體完全溶解后，得到CeCl3、SmCl3、LaCl3、SrCl2、CoCl2和FeCl3的混合溶液，將混合溶液加熱到60℃，再加入PEG10000和冰乙酸，PEG10000溶解后，向混合溶液中加入濃度2.9mol/L的Ce(NO3)4溶液，PEG10...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙永志，郝先庫，張瑞祥，閆慧忠，琚建勇，劉海旺，王士智，
申請(專利權)人：天津包鋼稀土研究院有限責任公司，包頭稀土研究院，
類型：發明
國別省市：天津;12
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