[发明专利]一种稀土材料微米管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型材料领域，特别涉及一种稀土材料微米管及其制备方法。

背景技术

S元素因其化合价的改变使其在催化，氧存储等领域具有重要的应用价值。La₂O₂SO₄因S元素在La₂O₂SO₄(+6)/La₂O₂S(-2)存在化合价的变化，同时可释放出2mmol的O₂，使La₂O₂SO₄在氧存储领域中具有重要的应用价值，具体过程如下，因此合成La₂O₂SO₄成为人们研究的热点。

目前，常用的稀土硫酸氧盐主要采用高温固相法获得。已报的方法有将稀土硫酸盐在N₂或空气中与900℃下保温5h得到。也有将稀土硝酸盐，十二烷基磺酸钠，氨水和水的混合物先于40℃搅拌1h，再在50℃下搅拌5h，收集沉淀，然后高温处理得到产物。其他关于形貌可控和分散性好的稀土硫酸氧盐材料的报道还不多。

发明内容

为解决现有的稀土硫酸氧盐材料块体大，形貌不易控制，材料团聚现象严重等问题，本发明提供一种稀土硫酸氧盐微米管及其制备方法，即采用静电纺丝法制备前驱物，再通过高温处理得到La₂O₂SO₄∶Ce³⁺微米管，该方法既可以控制微米管的形貌，又可以降低材料的团聚现象，同时，还提供了大的比表面积，对于扩宽稀土硫酸氧盐的应用具有重要的研究意义。

本发明采用的技术解决方案是：先通过静电纺丝法制备前驱物，再通过高温处理得到La₂O₂SO₄∶Ce³⁺微米管，其通式为La₂O₂SO₄∶Ce³⁺，其中La∶Ce的比例为1-x∶x，其中0＜x≤0.2。

将总物质的量为0.5mmol，物质的量比例为1-x∶x，其中0＜x≤0.2的的硝酸镧和硝酸铈，与0.25-0.4g的硫脲和0.5-1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4-1g乙醇与0.4-0.8g水的混合溶液中，搅拌一定时间。将所得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压，以25-40μL/h的流速进行静电纺丝，调节静电纺丝的针头到接收板的距离，空气的湿度控制在60-80％，温度控制在20-25℃，收集静电纺丝所得纤维，在600-800℃下条件下保温1.5-3h，即得到终产物稀土硫酸氧盐微米管。

所述的搅拌时间大于48h。

所述的静电纺丝的针头到接收板的距离为20-30cm。

所述的600-800℃下条件下保温时的升温速率为1-3℃/h。

所述的硝酸镧为La(NO₃)₃·6H₂O，所述的硝酸铈为Ce(NO₃)₃·6H₂O。

所述的硫脲，聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均为分析纯级试剂，水为去离子水。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种稀土材料微米管及其制备方法，采用静电纺丝法制备的La₂O₂SO₄∶Ce³⁺微米管的前驱物，再通过高温处理得到产物，既可以控制材料的形貌，又可以降低材料的团聚性，增大了材料的比表面积，对于提高稀土硫酸氧盐微米管的应用具有一定的意义。

附图说明

图1为本发明实例制得的La₂O₂SO₄∶Ce³⁺微米管的XRD图谱。

图2为本发明实例制得的La₂O₂SO₄∶Ce³⁺微米管的SEM照片。

图3为本发明实例制得的硝酸铈的加入量对产物形貌影响的SEM，其中图3a，图3b，图3c中硝酸铈的加入量分别为0％，10％，20％。