溶胶-凝胶法制备La2-xBaxCuO4粉体的方法

摘要

溶胶-凝胶法制备La2-xBaxCuO4粉体的方法，将硝酸镧、硝酸钡和硝酸铜加入蒸馏水中得溶液A，向溶液A中加入柠檬酸得溶液B；向溶液B加入氨水，调节pH为1.5～4，得溶液C；将溶液C置入鼓风干燥箱中恒温干燥得干凝胶；将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中加热反应后冷却至室温，将其中物质研磨成粉末，即得La2-xBaxCuO4粉体。本发明采用成本较低的无机体系的溶胶-凝胶法制备La2-xBaxCuO4粉体，它的优点是凝胶中不同组员分布均匀，达到分子级或原子级，反应过程易于控制，可得到比表面积较大的粉体，并且设备要求低，操作简单。所获得的粉体粒径分布较窄，形貌可控，组分分布均匀的粉体，是制备微(纳)米级La2-xBaxCuO4粉体的优良方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种La_2-xBa_xCuO₄粉体的制备方法，具体涉及一种溶胶-凝胶法制备La_2-xBa_xCuO₄粉体的方法。

背景技术

La_2-xM_xCuO₄(M＝Ca，Sr，Ba)等氧缺位的钙钛矿结构目前已被广泛研究。自从贝德诺兹和缪勒发现第一个高温超导氧化物La_2-xBa_xCuO₄(LBCO)以来，LBCO已经得到了广泛深入的研究，后来人们逐渐发现，在La_2-xBa_xCuO₄体系中，当x接近1/8时，Tc被强烈压制，其正常态物理性质也相对于La_2-xSr_xCuO₄来讲出现异常行为，即“1/8反常现象”，在LBCO体系中，当x在1/8附近时，存在个低温下的结构相变，即从低温正交相(LTO)到低温四方相(LTT)的转变(从高温到低温)，在La_2-xBa_xCuO₄超导体中，当La被替代含量为0.125(1/8)时，超导转变温度被抑制的问题一直是一个研究的热点，但至今其中的物理机制仍没有解释清楚，很有必要继续进行研究。

目前，报道的制备La_2-xBa_xCuO₄的方法主要是固相法[HU Baofu，WANG Yanwen.STUDY OF La_2-xBa_xCuO₄SUPERCONDUCTOR BYPAT[J].CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATUREPHYSICS，2005，27(5)：555-558.]，[ZHANG Heng，DONG Xinfa，LINWeiming.Synthesis and Oxygen Permeability of La_2-xBa_xCuO₄ CeramicMembranes[J].Chinese Rare earths，2007，28(2)：30-32.]，但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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应在低温下进行，大大降低了能耗，节约了成本，且对设备要求低，操作简单的溶胶-凝胶法制备La_2-xBa_xCuO₄粉体的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)取35ml～95ml蒸馏水加入烧杯中，按La∶Ba∶Cu＝2-x∶x∶1摩尔比将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂)和硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)加入烧杯中磁力搅拌至完全溶解配制成硝酸镧浓度为0.1-0.4mol/L的溶液A，其中x＝0.02～0.3；

2)按柠檬酸与金属阳离子总和的摩尔比为(0.5～2.5)∶1将分析纯的柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)加入溶液A中，常温搅拌均匀得溶液B；

3)向溶液B中逐滴加入质量百分数为3％～5％的氨水，调节pH为1.5～4，得溶液C；

4)将溶液C置入鼓风干燥箱中，于60℃～110℃恒温干燥得干凝胶；

5)将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中，以3～5℃/min的升温速率，自室温升温至500℃～900℃，保温0.5h～7h，冷却至室温，取出坩埚，将其中物质研磨成粉末，即得La_2-xBa_xCuO₄粉体。

由于溶胶-凝胶法是制备粉体的一种低温工艺，具有制品纯度高、化学均匀性好、颗粒细、合成温度低、成分容易控制、工艺设备简单等优点。本发明采用成本较低的无机体系的溶胶-凝胶法制备La_2-xBa_xCuO₄粉体，它的优点是凝胶中不同组员分布均匀，达到分子级或原子级，反应过程易于控制，可得到比表面积较大的粉体，并且设备要求低，操作简单。所获得的粉体粒径分布较窄，形貌可控，组分分布均匀的粉体，是制备微(纳)米级La_2-xBa_xCuO₄粉体的优良方法。

附图说明

图1为实施例1所制备的La_2-xBa_xCuO₄粉体的X-射线衍射(XRD)图谱。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

1)取50ml蒸馏水加入烧杯中，按La∶Ba∶Cu＝1.9∶0.1∶1摩尔比将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂)和硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)加入烧杯中磁力搅拌至完全溶解配制成硝酸镧浓度为0.2mol/L的溶液A；

2)按柠檬酸与金属阳离子总和的摩尔比为1.2∶1将分析纯的柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)加入溶液A中，常温搅拌均匀得溶液B；

3)向溶液B中逐滴加入质量百分数为4％的氨水，调节pH为2.1，得溶液C；

4)将溶液C置入鼓风干燥箱中，于80℃恒温干燥得干凝胶；

5)将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中，以4℃/min的升温速率，自室温升温至700℃，保温2h，冷却至室温，取出坩埚，将其中物质研磨成粉末，即得La_2-xBa_xCuO₄粉体。

由图1可以看出，制备出的产物基本为单一相的La_2-xBa_xCuO₄。

实施例2：

1)取35ml蒸馏水加入烧杯中，按La∶Ba∶Cu＝1.98∶0.02∶1摩尔比将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂)和硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)加入烧杯中磁力搅拌至完全溶解配制成硝酸镧浓度为0.1mol/L的溶液A；

2)按柠檬酸与金属阳离子总和的摩尔比为2∶1将分析纯的柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)加入溶液A中，常温搅拌均匀得溶液B；

3)向溶液B中逐滴加入质量百分数为3％的氨水，调节pH为1.5，得溶液C；

4)将溶液C置入鼓风干燥箱中，于60℃恒温干燥得干凝胶；

5)将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中，以5℃/min的升温速率，自室温升温至500℃，保温7h，冷却至室温，取出坩埚，将其中物质研磨成粉末，即得La_2-xBa_xCuO₄粉体。

实施例3：

1)取70ml蒸馏水加入烧杯中，按La∶Ba∶Cu＝1.8∶0.2∶1摩尔比将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂)和硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)加入烧杯中磁力搅拌至完全溶解配制成硝酸镧浓度为0.3mol/L的溶液A；

2)按柠檬酸与金属阳离子总和的摩尔比为0.5∶1将分析纯的柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)加入溶液A中，常温搅拌均匀得溶液B；

3)向溶液B中逐滴加入质量百分数为5％的氨水，调节pH为4，得溶液C；

4)将溶液C置入鼓风干燥箱中，于110℃恒温干燥得干凝胶；

5)将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中，以3℃/min的升温速率，自室温升温至900℃，保温0.5h，冷却至室温，取出坩埚，将其中物质研磨成粉末，即得La_2-xBa_xCuO₄粉体。

实施例4：

1)取95ml蒸馏水加入烧杯中，按La∶Ba∶Cu＝1.7∶0.3∶1摩尔比将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂)和硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)加入烧杯中磁力搅拌至完全溶解配制成硝酸镧浓度为0.4mol/L的溶液A；

2)按柠檬酸与金属阳离子总和的摩尔比为2.5∶1将分析纯的柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)加入溶液A中，常温搅拌均匀得溶液B；

3)向溶液B中逐滴加入质量百分数为3％的氨水，调节pH为3，得溶液C；

4)将溶液C置入鼓风干燥箱中，于100℃恒温干燥得干凝胶；

5)将干凝胶用研钵研成粉末，加入坩埚中，置入马弗炉中，以4℃/min的升温速率，自室温升温至600℃，保温4h，冷却至室温，取出坩埚，将其中物质研磨成粉末，即得La_2-xBa_xCuO₄粉体。