溶胶凝胶自燃烧法制备掺杂铬酸镧的工艺研究.pdf

第23 专辑 中 国 稀 土 学 报 2005年12月 Vol·23 Spec．Issue JOURNALOFTHECHINESERAREEARTH SOCIETY Dec．2005 溶胶凝胶自燃烧法制备掺杂铬酸镧的工艺研究 杨国平1，宫本奎2，李胜利”，孙良成3，李静1，朱新德1 (1．山东大学材料科学与工程学院，山东济南250061；2． 山东理工大学，山东淄博255049；3．包头稀土 研究所，内蒙古包头014010) 摘要：采用低温燃烧法制备了掺钙铬酸镧超细粉体。借助热重、差示扫描量热法、红外反射光谱、X射线衍射和扫描电镜等手段分析了硝酸 盐-柠檬酸凝胶的热分解过程以及影响粉体形貌和晶粒度的因素。研究表明有机前驱体经过一步燃烧即可完成有机成分分解并同时生成钙钛 矿型晶粒，但燃烧后的粉体中仍有少量过氧化相需经高温煅烧消除。SEM和TEM分析发现燃烧合成获得的粉体粒径均匀、分散性良好，纳米 颗粒的形成源于纳米尺度的薄膜碎化。柠檬酸不仅作为螯合剂形成多聚物前躯体，而且提供燃烧反应所需的燃料。作为聚合反应促进剂的乙 二醇不仅对多聚物前驱体的结构有优化作用而且还影响热分解过程。硝酸铵作为添加的辅助氧化剂，可使氧化还原反应充分进行。 关键词：掺钙铬酸镧；低温自燃烧法；超细粉体；稀土 中图分类号：TB326文献标识码：A 文章编号：1000—4343(2005J一0088—04 掺杂ca，sr等二价碱土金属的LaCrO。具有熔放人120℃的恒温干燥箱干燥24h后放人坩锅， 点高、导电性和高温稳定性良好等特点，在磁流体 在实验炉中加热至240℃将其点燃，火焰迅速蔓 发电机、高温发热材料、固体氧化物燃料电池 延，燃烧持续2～3min。反应物耗尽后可得蓬松多 孔粉末，再经800℃煅烧2h去除残余有机成分和 (SOFC)、高温等离子喷涂材料等方面已得到广泛 的应用…。但较高的致密度是保证铬酸镧材料使用 杂相就可获得La，一；Ca：CrO，超细粉。 的前提，传统固相法制备的粉体很难在空气中致 用热分析仪研究干凝胶的热分解过程，用红 密烧结[2，引。大量研究表明高反应活性的超细粉可 外反射光谱分析粉末的红外吸收特性，用x射线 以提高烧结驱动力，从而促进烧结温度降低和烧 衍射研究相结构，扫描电子显微镜观察粉体的微 结时间缩短¨]。近几年，自燃烧合成超细粉体的方 观形貌。 法已逐渐受到研究者重视，它主要是将可溶性金 2 结果与讨论 属盐与燃料溶于水中，然后将溶液加热干燥，在一 定温度下引燃，整个过程可在短时间完成，其产物 自燃烧合成中用硝酸盐作为金属阳离子来源 为疏松的氧化物和复合氧化物胪叫。本文将重点分 和氧化剂，柠檬酸作燃料，硝酸铵作辅助氧化剂。 析干凝胶燃烧过程中的相变规律、合成粉体的结 通过调整硝酸盐和柠檬酸等反应物的化学配比使 构、形貌及影响因素。 其发生完全燃烧反应(即硝酸根离子全部被还原成 l 实验方法 H：O。为了考察柠檬酸对自燃烧合成过程及粉体形 态的影响。在硝酸盐混合溶液中加入不同计量的 按La，．；Ca；CrO，的化学计量比称取3种La， ca，cr的硝酸盐，再称取一定比例的硝酸铵、柠檬 柠檬酸，选择柠檬酸(C)与溶液中金属离子(M)的 酸和乙二醇，加入少量去离子水配制成混合溶液。 在90℃水浴加热和匀速搅拌条件下使溶液中水分 观察实验反应现象发现n(。)／n(M)存在最佳比值为 逐渐蒸发，最后形成深蓝色凝胶。将此有机前驱体 1。高于或低于这个比值都