專利名稱：由碳化鑭錳合金制備納米La(OH)₃和Mn₃O₄微粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由碳化鑭錳合金制備納米La (OH) 3和Mn3O4微粉的方法，屬于無(wú)機(jī) 材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界第一稀土大國(guó)，已探明工業(yè)儲(chǔ)量為世界第一，稀土工業(yè)已成為我國(guó)重 要的化工產(chǎn)業(yè)之一，其中稀土氫氧化物和稀土氧化物是稀土工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的品種。稀 土元素鑭的氫氧化物L(fēng)a (OH) 3已被用于催化劑，納米La (OH) 3在催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng) 用前景。它還可以被用于敏感器件，有研究表明，在多硅孔材料中摻加La(OH)3后其交流阻 抗隨環(huán)境溫度的增大而減少，呈近似線性規(guī)律，敏感度變化很小，摻La(OH)3多孔硅比傳統(tǒng) 的LiCl敏感材料的敏感度有所提高，La(OH)3粒度越小，其性能則越好。鈣鈦礦錳氧化物由于其組成和結(jié)構(gòu)的靈活多變性及磁電特性的奇異性，近幾十年 來(lái)是人們研究的熱點(diǎn)，這類材料在龐磁電阻、磁制冷、固體燃料電池、催化和傳感器等方面 得到廣泛的應(yīng)用。目前制備納米La(OH)3的主要方法有水熱法和沉淀法等。但是這些制備納米 La (OH) 3方法都存在一些缺點(diǎn)。水熱法是以鑭的鹽和堿為反應(yīng)物，加入一些添加劑，在較高的溫度下反應(yīng)十幾個(gè) 小時(shí)以上，能量消耗較大，由于加入添加劑，不但成本高，而且制得的納米La (OH) 3雜質(zhì)含量 較高，因此，水熱法制備不易大規(guī)模生產(chǎn)。沉淀法是以適量的La2O3與濃鹽酸完全反應(yīng)，再加適量的蒸餾水加熱得到一定濃 度的溶液，然后加入濃氨水調(diào)節(jié)該溶液的PH值，再將過(guò)濾得到的沉淀物在較高的溫度下焙 燒一定時(shí)間。沉淀法工藝雖然簡(jiǎn)單，但是需要在高溫下焙燒，易于使納米粒子團(tuán)聚，這對(duì)需 要高比表面積的納米粒子是非常不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種納米La(OH)3和Mn3O4微粉和的制備方法，該方法操作簡(jiǎn) 單，綠色環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種由碳化鑭錳合金制備納米La (OH) 3和Mn3O4微粉的方法，其特征在于該方法具 有以下的工藝過(guò)程和步驟a)以質(zhì)量百分比計(jì)，將61. 8 68. 5%金屬鑭、22. 3 30. 7%電解錳和7 10% 石墨用真空感應(yīng)爐熔煉，選用石墨坩堝，溶化后澆鑄得到脆性碳化鑭錳合金。b)將脆性碳化鑭錳合金破碎至粒徑小于0. 076mm細(xì)粉，合金細(xì)粉與去離子水按質(zhì) 量比1 5 1 15配制，將其緩慢倒入盛有去離子水的燒杯中，并放置于磁力攪拌器上 進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)溫度使其穩(wěn)定在10 50°C，合金細(xì)粉剛倒入去離子水中即與水發(fā)生反應(yīng)， 立刻有小氣泡出現(xiàn)，并放出熱量，經(jīng)18 36小時(shí)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)得到棕色懸浮液。倒掉上層液，再加入去離子水?dāng)嚢柘礈欤绱朔磸?fù)幾遍，空氣中80°C烘箱烘干得到棕色納米La (OH) 3和Mn3O4微粉，圖1是實(shí)施例1納米La(OH)JP Mn3O4微粉X射線衍射圖譜，從圖中可以看出 主相是納米La(OH)3微粉，另有少量的Mn3O4相，根據(jù)謝樂(lè)公式可估算出La(OH)3的粒徑為8 納米。圖2是實(shí)施例1納米La(OH)3和Mn3O4微粉透射電鏡照片，不規(guī)則，粒徑只有幾納米 的小顆粒為L(zhǎng)a(OH)3微粉，見圖2中的A，與謝樂(lè)公式估算的相近。另外四方形的，粒徑幾十 納米的為Mn3O4微粉，見圖2中的B。C)將納米La (OH) 3和Mn3O4微粉放入箱式電爐進(jìn)行400 600°C /2h熱處理，得到 非晶La (OH) 3和Mn3O4微粉，圖3是實(shí)施例1納米La (OH) 3和Mn3O4微粉經(jīng)500°C /2h熱處理 后的X射線衍射圖譜，La (OH) 3和Mn3O4相尖銳的衍射峰不見了，呈現(xiàn)非晶饅頭包衍射圖譜， 這說(shuō)明La(OH)JP Mn3O4相轉(zhuǎn)變成了非晶相。經(jīng)24小時(shí)(25°C恒溫)攪拌反應(yīng)制備的納米La(OH)3和Mn3O4微粉比表面積為 122. 63m2/g，該樣品經(jīng)500°C /2h熱處理后比表面積為67. 05m2/g，如果能設(shè)法降低粒子團(tuán)聚 現(xiàn)象，還可進(jìn)一步提高其比表面積。本工藝操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低(室溫即可)，機(jī)械攪拌在敞開式容器中進(jìn)行，由于 不用催化劑、酸和堿等化學(xué)試劑，是一種名符其實(shí)的綠色工藝，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米La(OH)3和Mn3O4微粉的X射線衍射圖譜。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米La(OH)JP Mn3O4微粉透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米La (OH) 3和Mn3O4微粉經(jīng)500°C /2h熱處理后的 X射線衍射圖譜。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1用25公斤真空感應(yīng)爐熔煉67. 5%的金屬鑭、23. 0%的電解錳和9. 5%的石墨(質(zhì) 量百分比)，選用石墨坩堝，充分溶化后澆鑄得到碳化鑭錳合金。將碳化鑭錳合金破碎成粒 徑小于0. 076mm細(xì)粉，取50ml去離子水于200ml的燒杯中，將其置于磁力攪拌器上進(jìn)行攪 拌，調(diào)節(jié)溫度使其穩(wěn)定在25°C，取碳化鑭錳合金粉10g，將其緩慢倒入去離子水中，經(jīng)24小 時(shí)攪拌反應(yīng)得到棕色懸浮液。倒掉上層液，再加入去離子水?dāng)嚢柘礈?，如此反?fù)幾遍，空氣 中80°C烘箱烘干得到棕色納米La(OH)3和Mn3O4微粉，BET測(cè)得其比表面積為122. 63m2/g。 將納米La (OH) 3和Mn3O4微粉放入箱式電爐進(jìn)行500°C /2h熱處理，得到非晶微粉，BET測(cè)得 其比表面積為67. 05m2/g。實(shí)施例2用25公斤真空感應(yīng)爐熔煉64. 0%的金屬鑭、27. 5%的電解錳和8. 5%的石墨(質(zhì) 量百分比)，選用石墨坩堝，充分溶化后澆鑄得到碳化鑭錳合金。將碳化鑭錳合金破碎成粒 徑小于0. 076mm細(xì)粉，取50ml去離子水于200ml的燒杯中，將其置于磁力攪拌器上進(jìn)行攪 拌，調(diào)節(jié)溫度使其穩(wěn)定在40°C，取碳化鑭錳合金粉10g，將其緩慢倒入去離子水中，經(jīng)24小 時(shí)攪拌反應(yīng)得到棕色懸浮液。倒掉上層液，再加入去離子水?dāng)嚢柘礈?，如此反?fù)幾遍，空氣中80°C烘箱烘干得到棕色納米La(OH)3和Mn3O4微粉，BET測(cè)得其比表面積為103. 63m2/g。 將納米La (OH) 3和Mn3O4微粉放入箱式電爐進(jìn)行500°C /2h熱處理，得到非晶微粉，BET測(cè)得其比表面積為45. 38m2/g。
權(quán)利要求
一種由碳化鑭錳合金制備納米La(OH)3和Mn3O4微粉的方法，其特征在于該方法具有以下的工藝過(guò)程和步驟a.以質(zhì)量百分比計(jì)，將61.8～68.5％金屬鑭、22.3～30.7％電解錳和7～10％石墨用真空感應(yīng)爐熔煉，選用石墨坩堝，溶化后澆鑄得到碳化鑭錳合金；b.將碳化鑭錳合金破碎至粒徑小于0.076mm細(xì)粉，細(xì)粉與去離子水按質(zhì)量比1∶5～1∶15配制成懸浮液，經(jīng)18～36小時(shí)10～50℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)，經(jīng)洗滌和烘干得到納米La(OH)3和Mn3O4微粉。
2.按權(quán)利要求1所述的由碳化鑭錳合金制備納米La(OH) 3和Mn3O4微粉的方法，其特征 在于將納米La(OH)3和Mn3O4微粉放入箱式電爐進(jìn)行400 600°C熱處理2h，得到非晶微 粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米La(OH)3和Mn3O4微粉的制備方法，用25公斤真空感應(yīng)爐熔煉68.5～61.8％金屬鑭、30.7～22.3％電解錳和7～10％的石墨(質(zhì)量百分比)，選用石墨坩堝，溶化后澆鑄得到碳化鑭錳合金。將粒徑小于0.076mm的碳化鑭錳合金細(xì)粉與去離子水按質(zhì)量比1∶5～1∶15配制成懸浮液用于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，經(jīng)24小時(shí)25℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)得到棕色懸浮液，經(jīng)洗滌和烘干得到納米La(OH)3和Mn3O4微粉，其比表面積為122.63m2/g。將納米La(OH)3和Mn3O4微粉放入箱式電爐進(jìn)行500℃/2h熱處理，得到非晶微粉，其比表面積為67.05m2/g。該方法操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101811723SQ20101015237
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者丁偉中, 倪建森, 吳移清, 李其亭 申請(qǐng)人:上海大學(xué)