[发明专利]纳米级镧钛复合氧化物及其制法和用途

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种纳米级的镧钛复合氧化物超细微粉及其合成工艺和用途。

                        技术背景

二元镧钛氧化物一般采用助溶剂法制备[见Mitsunori Yokoyama，Journalof Crystal Growth，North-Holland Amsterdanm，1986 V96，P490～496和Macchesney J B，J.Am.Ceram.Soc.，1962，45(9)：P416～422]单晶系列，固相法[Michael Kestigian，Roland Ward，J.Am.Soc.，1995，77(12)：P6199～6200和向勇等，硅酸盐通报，2001，V2，P51～54]制备La₂O₃-TiO₂系列其用途主要是用作陶瓷介质材料。水热法[Matijevic，et al.United Staes Patent 5900223，May4，1999]合成钙钛矿型化合物的晶粉。镧钛具有独特的电子结构(La4f⁰5d¹6s²，Ti3d²4s²)中有较多的空轨道，能提供良好的电子转移轨道，因此具有非常高的催化活性。以上前两种制备方法合成的镧钛复合氧化物通过提高煅烧温度来减少杂晶相，这往往易导致氧化物粒径较大(微米级)，比表面积较小(＜10m²/g)；而第三种方法合成的镧钛复合氧化物的粒径范围很大，合成方法不便捷，将其应用于有机材料合成过程中一般分散性能低，易发生团聚等现象，达不到减缓活性中心的包埋现象和减少反应体系在高温条件下因过度粘稠而发生的炭化现象。

本发明的纳米级镧钛复合氧化物，是在比文献报道的煅烧温度[1400～1675℃，Macchesney J B，Sauer H A.J.Am.Ceram.Soc.，1962，45(9)：416～422；1300～1360℃向勇等，硅酸盐通报，2001，V2 P51～54]更低的温度条件下，用溶胶-凝胶法合成的以La₂Ti₂O₇和La₄Ti₉O₂₄为主晶相，无或几乎无游离的La₂O₃和杂相出现的复合氧化物。

本发明的目的在于提供一种纳米级镧钛复合氧化物，及其常规条件下的简便制法，本发明的再一个目的是提供其作为催化剂的用途。

                      发明内容

本发明的技术方案是：

一种纳米级镧钛复合氧化物，其特征组成为La_2～4Ti_2～9O_7～24，其中La∶Ti∶O(原子比)＝2～4∶2～9∶7～24，La₂Ti₂O₇和La₄Ti₉O₂₄以微晶状态存在，平均粒径为28nm～35nm，比表面积大于60m²/g。

本发明的镧钛复合氧化物的制法如下：

将三氧化二镧溶于硝酸，加少量去离子水，形成无色透明硝酸镧溶液，硝酸镧的摩尔浓度为0.5～0.8mol/dm³。室温向不断搅拌的硝酸镧溶液中加入适量的聚乙二醇，使其完全溶解，得无色透明溶胶(S1)，其中聚乙二醇的分子量为1000～20000。将钛酸丁酯用无水乙醇分散，加入适量聚乙二醇，用浓硝酸调节pH至1～2之间，常温搅拌形成浅黄色透明溶胶(S2)，钛酸丁酯∶无水乙醇＝1∶20-30，聚乙二醇的分子量为1000～20000。将溶胶S1缓慢滴加到剧烈搅拌的溶胶S2中，90℃下剧烈搅拌减压脱水3～6小时，得乳白色溶胶S3，自然冷却至室温得乳白色凝胶G。将凝胶在30℃～40℃水浴陈化24小时，100℃～120℃干燥10小时，然后在750℃～900℃煅烧3～5小时，经气流粉碎一至四次，得平均粒径小于35nm，比表面积大于60m²/g的纳米级镧钛复合氧化物。