微乳液法制备铜酸镧（La2CuO4）纳米粉体的方法

摘要

微乳液法制备铜酸镧纳米粉体的方法，将硝酸镧溶于蒸馏水得溶液A；向溶液A中加入硝酸铜得溶液B；取二甲苯并向其中加入Tween80得溶液C；将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，再将溶液B逐滴加入到溶液C中得乳液D；将乳液D静置后向其中通入氨气，至pH值为7～8后加热蒸馏为凝胶，取出凝胶烘干后在马弗炉中锻烧，冷却至室温，研钵研磨后，即得La2CuO4粉体。本发明采用微乳液法制备La2CuO4粉体，它的优点是在较小的微区内控制胶粒成核和生长，经热处理后，可得到超细粒子，制得粒子的单分散性较好。而微乳液是一种热力学稳定体系，这个微型反应器具有很大的界面，是非常好的化学反应介质，本发明采用微乳液法，可以制备出粒径小，分布范围窄的纳米La2CuO4粉体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备铜酸镧纳米粉体的方法，具体涉及一种微乳 液法制备铜酸镧(La₂CuO₄)纳米粉体的方法。

背景技术

类钙钛矿型复合氧化物La₂CuO₄本身为反铁磁绝缘体，同时也是 超导体的基体材料。La₂CuO₄是La_2-XM_XCuO₄(M为Ba，Sr，Ca等) 和La₂CuO_4+δ超导体的母相结构。第一个高温超导体La-Ba-Cu-O就 是在母相中利用Ba部分取代La而得到的，尽管此后具有更高转变 温度的超导材料相继问世，但由于La₂CuO₄体系结构和化学成份简 单，可掺杂范围广，是研究超导机理理想的材料，因而受到广泛的重 视。

另外，由于其具有良好的催化活性和热稳定性，可以作为催化剂， 实现天然气高效燃烧、低排放过程。

此外，在化学传感器、汽车尾气催化净化、氮氧化物催化消除、 有机物催化氧化等方面也有较好的发展前景。

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 for methane 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，由于反应在密闭的容器中进行，无法观察生 长过程，不直观，且设备要求高(耐高温高压的钢材，耐腐蚀的 内衬)、技术难度大(温压控制严格)、成本高，安全性能差。

为了达到实用化的目的，必须开发生产成本低、操作简单、周期 短的纳米La₂CuO₄粉体的制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低制备成本，操作简单、 反应周期短，重复性好的微乳液法制备铜酸镧(La₂CuO₄)纳米粉 体的方法，本发明的方法能够制备出粒径小，分布范围窄的纳米 级La₂CuO₄粉体。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)溶于30ml～80ml蒸馏 水中制成硝酸镧浓度为0.8mol/L～2.4mol/L的溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)制成硝酸 铜浓度为0.4mol/L～1.2mol/L的溶液B；

3)取35ml～85ml的二甲苯作为油相，并加入相当于二甲苯体积 3％～6％的Tween80得溶液C；

4)将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，并加超声波震荡和搅拌，再 将溶液B倒入恒压漏斗逐滴加入到溶液C中超声波震荡0.5h～2h，形 成淡蓝色乳液D；

5)将乳液D静置10h～30h，向其中通入氨气，直至pH值为7～8， 此时形成深蓝色乳液，加热蒸馏，待三口烧瓶内的物质为凝胶状时停 止蒸馏，取出样品在60℃～100℃烘干，烘干后的产品在450℃～950℃ 下于马弗炉中保温0.5h～6h，冷却至室温，研钵研磨后，即得La₂CuO₄粉体。

本发明采用微乳液法制备La₂CuO₄粉体，它的优点是在较小的微 区内控制胶粒成核和生长，经热处理后，可得到超细粒子，制得粒子 的单分散性较好。而微乳液是一种热力学稳定体系，这个微型反应器 具有很大的界面，是非常好的化学反应介质，本发明采用微乳液法， 可以制备出粒径小，分布范围窄的纳米La₂CuO₄粉体。

附图说明

图1为实施例1所制备的La₂CuO₄粉体的X-射线衍射(XRD) 图谱。

图2为实施例1所制备的La₂CuO₄粉体的透射电镜(SEM)图。

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)将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)溶于55ml蒸馏水中制 成硝酸镧浓度为1.2mol/L的溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)制成硝酸 铜浓度为0.6mol/L的溶液B；

3)取60ml的二甲苯作为油相，并加入相当于二甲苯体积3％的 Tween80得溶液C；

4)将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，并加超声波震荡和搅拌，再 将溶液B倒入恒压漏斗逐滴加入到溶液C中超声波震荡1.5h，形成 淡蓝色乳液D；

5)将乳液D静置10h小时，向其中通入氨气，直至pH值为7，此 时形成深蓝色乳液，加热蒸馏，待三口烧瓶内的物质为凝胶状时停止 蒸馏，取出样品在90℃烘干，烘干后的产品在600℃下于马弗炉中保 温1.5h，冷却至室温，研钵研磨后，即得La₂CuO₄粉体。

由图1可以看出，产物为单一的正交晶型的La₂CuO₄，由图2可 以看出，颗粒为球形，尺寸为60nm～80nm。

实施例2：

1)将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)溶于30ml蒸馏水中制 成硝酸镧浓度为1.8mol/L的溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)制成硝酸 铜浓度为0.4mol/L的溶液B；

3)取35ml的二甲苯作为油相，并加入相当于二甲苯体积5％的 Tween80得溶液C；

4)将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，并加超声波震荡和搅拌，再 将溶液B倒入恒压漏斗逐滴加入到溶液C中超声波震荡0.5h，形成 淡蓝色乳液D；

5)将乳液D静置18h小时，向其中通入氨气，直至pH值为8，此 时形成深蓝色乳液，加热蒸馏，待三口烧瓶内的物质为凝胶状时停止 蒸馏，取出样品在80℃烘干，烘干后的产品在450℃下于马弗炉中保 温6h，冷却至室温，研钵研磨后，即得La₂CuO₄粉体。

实施例3：

1)将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)溶于70ml蒸馏水中制 成硝酸镧浓度为0.8mol/L的溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)制成硝酸 铜浓度为0.8mol/L的溶液B；

3)取50ml的二甲苯作为油相，并加入相当于二甲苯体积4％的 Tween80得溶液C；

4)将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，并加超声波震荡和搅拌，再 将溶液B倒入恒压漏斗逐滴加入到溶液C中超声波震荡2h，形成淡 蓝色乳液D；

5)将乳液D静置23h小时，向其中通入氨气，直至pH值为7.5， 此时形成深蓝色乳液，加热蒸馏，待三口烧瓶内的物质为凝胶状时停 止蒸馏，取出样品在100℃烘干，烘干后的产品在800℃下于马弗炉中 保温3h，冷却至室温，研钵研磨后，即得La₂CuO₄粉体。

实施例4：

1)将分析纯的硝酸镧(La(NO₃)₃·6H₂O)溶于80ml蒸馏水中制 成硝酸镧浓度为2.4mol/L的溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯硝酸铜(Cu(NO₃)₃·3H₂O)制成硝酸 铜浓度为1.2mol/L的溶液B；

3)取85ml的二甲苯作为油相，并加入相当于二甲苯体积6％的 Tween80得溶液C；

4)将溶液C倒入干燥的三口烧瓶，并加超声波震荡和搅拌，再 将溶液B倒入恒压漏斗逐滴加入到溶液C中超声波震荡1h，形成淡 蓝色乳液D；

5)将乳液D静置30h小时，向其中通入氨气，直至pH值为8，此 时形成深蓝色乳液，加热蒸馏，待三口烧瓶内的物质为凝胶状时停止 蒸馏，取出样品在60℃烘干，烘干后的产品在900℃下于马弗炉中保 温0.5h，冷却至室温，研钵研磨后，即得La₂CuO₄粉体。