[发明专利]铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂的制备方法，具体涉及一种铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法。

背景技术

天然气由于其含碳量低，燃烧时产生的温室气体CO₂的量较少，成为一种较为理想的燃料。但是，天然气高温燃烧产生大量的NO_X，排入大气会严重污染环境。借助于催化剂的作用，天然气可在较低温度下燃烧，从而避免因高温而使空气中的N₂氧化成NO_X，实现天然气高效燃烧、超低排放过程，因此，催化氧化是一项环境友好且具有良好应用前景的绿色技术。用于甲烷氧化的传统催化剂为负载型贵金属，虽具有优良的低温催化活性，但存在价格昂贵、高温易烧结等缺点，因此，研发价廉且热稳定性好的新型高性能催化材料具有重要意义。

类钙钛矿型复合金属氧化物La₂CuO₄，具有良好的催化活性和热稳定性，并且化学组成和结构简单，易于控制，适于作为催化氧化及其母相材料。

目前所报道的制备La₂CuO₄的方法主要有：固态反应法[YANG Dongsheng，WU Baimei，ZHENG Weihua，et al.THERMAL CONDUCTIVITY OF EXCES S-OXYGEN-DOPED La₂CuO₄[J].CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS，2001，23(1)：44-47]，自蔓延燃烧法[WANG Xiaohui，ZHOU Yanchun.Preparation of La₂CuO₄ precursor powers by self-propagating combustion synthesis and their crystallization[J].Chinese Juournal of Material Research.2001，15(4)：387-393.]，水热法[ZHANG Yue，ZHANG Lei，DENG Jiguang，et al.Hydrothermal fabrication and catalytic performance of single-crystalline La_2-XSr_XCuO₄(x＝0，1)with specific morphologies formethane oxidation[J].Chinese Journal of Catalysis，2009，30(4)：347-354.]等。

但这些方法都存在着自身的不足之处，例如，固态反应法为了获得纯度高的目标产物，反应物粉应该足够细，且需要在高温下长时间焙烧以及多次中间研磨，该方法耗费时间，且在产物中有较多的杂质相；对于自蔓延燃烧法，燃烧反应十分剧烈，燃烧温度较高，反应过程快，不好控制，产品易于烧结，且产品中极有可能出现非平衡相或亚稳相；对于水热法，安全性能差，反应周期长。

发明内容

本发明的目的是提出一种铜酸镧纳米晶的溶胶-凝胶结合微波水热制备方法，采用此方法在较低的热处理温度下制备纳米级La₂CuO₄粉体，所制备的La₂CuO₄结晶良好，形貌完整，可重复性好，并且工艺简单，制备周期较短。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)按2∶1的摩尔比将分析纯的La(NO₃)₃·6H₂O和Cu(NO₃)₃·3H₂O用去离子水溶解，配制成总金属离子浓度为0.3mol/L～2.0mol/L溶液A；

2)按柠檬酸与金属离子总和为(0.2～1.8)∶1的摩尔比向溶液A中加入柠檬酸后用尿素调节pH＝1.4～2.8搅拌形成蓝色的透明溶胶B；

3)然后利用喷雾器将溶胶B喷入液氮中，进行冷冻干燥，待冷冻物料与液氮分离后，将其放入升华干燥装置中干燥处理得到前驱体C；