CN101177345A - 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法 - Google Patents

一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101177345A
CN101177345A CNA200710179207XA CN200710179207A CN101177345A CN 101177345 A CN101177345 A CN 101177345A CN A200710179207X A CNA200710179207X A CN A200710179207XA CN 200710179207 A CN200710179207 A CN 200710179207A CN 101177345 A CN101177345 A CN 101177345A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
minutes
barium
niobium oxide
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200710179207XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN100554216C (zh
Inventor
仇卫华
李春宏
丁伟中
康晓丽
李敬
李福燊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CNB200710179207XA priority Critical patent/CN100554216C/zh
Publication of CN101177345A publication Critical patent/CN101177345A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100554216C publication Critical patent/CN100554216C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法，属于功能陶瓷材料制备技术领域。具体工艺为：将含结晶水的八水合氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)、六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和氧化铌(Nb2O5)按照摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05准确称量后装入转速为24000转/分钟的高速搅拌机中。用高速机械搅拌的方法将原料混合20分钟后，混合物在80～100℃干燥。将干燥好的粉体放入高温微波炉中，最大功率4.5KW。第一步调节功率为1.36KW升温至850℃，第二步在850℃保温45～60分钟。在空气中淬冷后研磨过320目筛。优点在于：操作简单，加热迅速，合成时间短，合成温度低，合成产物纯度高。

Description

一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法
技术领域
本发明属于功能材料领域，涉及一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法，应用于制备陶瓷透氧膜材料领域。
背景技术：
混合导体陶瓷透氧膜材料同时具有氧离子传导与电子传导的能力，其在高温下具有非常高的氧渗透能力，某些优化材料的氧渗透通量甚至可以与微孔膜的渗透通量相当。经济核算表明，采用混合导体透氧膜制氧有可能比传统的空分法节约近50％的费用。陶瓷透氧膜材料的研发是透氧膜研究的核心与热点。2006年日本学者Makoto等在ChemistryLetters(2006，35(12)：1326-1327)中发现Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ用于甲烷部分氧化制合成气反应能够稳定操作300小时以上；透氧量大于20ml/(cm2min)。这是报导的透氧膜材料达到的最好水平。
目前在透氧膜材料的合成方面主要有以下工作：
Makoto等在Chemistry Letters，(2006，35(12)：1326-1327)中以BaCO3、Co3O4(或Co2O3)Fe2O3和Nb2O5固体粉末为原料，采用高温固相法，经过长时间球磨混合，在高温(1150℃～1200℃)长时间(10～20小时)的煅烧以合成钙钛矿相的产物。高温固相合成法操作简单，易于推向工业化。但缺点也是显而易见的，如混合均匀度不够，扩散过程难以顺利进行，需要高温长时间的热处理，能耗高，最大的问题是合成纯立方相的温度与材料融化温度间隔较小，这给制膜工艺带来很大困难。
溶胶-凝胶液相合成法由于具有合成温度低、颗粒尺寸小、均一性好、比表面积大和结晶程度高等优点而成为当前的研究热点。但合成工艺复杂，需要添加大量有机物，反应不易控制，成本高，产量低。
Zhai等在Journal of Power Sources(2006，162，146～150)中采用微波合成法在1400℃保温9小时合成了La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O2.815混合导体材料，所采用的原材料基本为氧化物。
发明内容：
本发明的目的在于采用微波合成技术，用低热固相配位法制备钡钴铁铌前驱体，解决高温固相合成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料过程中温度高，时间长，能耗高，合成纯立方相的温度与材料融化温度间隔较小的问题。
采用低热固相配位法制备钡钴铁铌氢氧化物前驱体，在制备前驱体时通过反应物中的结晶水在反应物表面形成液膜并使反应物溶解，溶解了的反应物在液膜中具有较快的传质速度，加快了反应速度。微量溶剂的存在不改变反应的方向和限度，只起到加速和降低反应温度的作用。这是因为微量溶剂不能将反应物完全溶剂化，因此溶液中溶剂的巨大影响不会在此出现。将低热固相配位法制备钡钴铁铌前驱体采用微波法合成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ粉体可以大大降低合成温度和缩短合成时间1。
一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法，具体工艺为：将含结晶水的八水合氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)、六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)、九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和氧化铌(Nb2O5)按照摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05准确称量后装入转速为24000转/分钟的高速搅拌机中。用高速机械搅拌的方法将原料混合20分钟后，混合物在80～100℃干燥。将干燥好的粉体放入高温微波炉中，最大功率4.5KW。第一步调节功率为1.36KW升温至850℃，第二步在850℃保温45～60分钟。在空气中淬冷后研磨过320目筛。
本发明采用微波合成技术，在45～60分钟即可完成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料的合成，大大降低了能耗，节约了合成成本，减少了对环境的污染。与高温固相法相比，加热迅速，合成时间短，大大降低了合成温度，节约能源降低能耗；与液相合成相比，无需引入有机物，工艺简单，同时可达到液相合成材料的性能。最突出的优点是合成产物产率高，能耗低，适合工业大批量生产。
附图说明
图1为本发明制备的前驱体的XRD图，已无原料Ba(OH)2峰。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
图2为本发明微波法合成的Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δXRD图，由实施例1制备。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
图3为本发明微波法合成的Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δXRD图，由实施例2制备。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
图4为Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的标准XRD图。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
图5为对比例高温固相合成法850℃保温10小时合成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料的XRD图，由对比例1制备。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
图6为对比例高温固相合成法1200℃2保温10小时合成Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料的XRD图，由对比例2制备。图中横坐标为2θ角，纵坐标为强度。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明的方法。
实施例1：
1)按摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05的比例，称取Ba(OH)2·8H2O 16.095克，Co(NO3)2·6H2O 10.289克，Fe(NO3)3·9H2O 4.123克，Nb2O50.665克，高速机械搅拌混合20分钟后，得到棕黄色的粘稠产物；
2)将粘稠产物放入烘箱中，在80℃干燥24小时，得到干燥好的粉末；
3)将干燥好的粉末放入高温微波炉中，以1.36KW的功率升温至850℃，在850℃保温45分钟，在空气中淬冷。研磨后过320目筛。合成产品的XRD图谱见图2，无杂质相存在。
实施例2：
1)-3)步同实施例1，
4)将干燥好的粉末放入高温微波炉中，以1.36KW的功率升温至850℃，在850℃保温60分钟，在空气中淬冷。研磨后过320目筛。合成产品的XRD图谱见图3，无杂质相存在。
由图2和图3的XRD图可见，所合成的两个样品衍射峰位置与标准谱(图4)的衍射峰一致，说明形成了良好的钙钛矿结构，且无杂质相存在。
对比例1：
按摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05的比例，称取Ba(OH)2·8H2O 16.095克，Co(NO3)2·6H2O 10.289克，Fe(NO3)3·9H2O 4.123克，Nb2O50.665克，加玛瑙球倒入尼龙球磨罐中以无水乙醇为介质球磨6小时后，浆料在80℃烘24小时得到粉体。将干燥后的粉体放入坩埚中，以5℃/min升温至850℃保温10h，按5℃/min降温到室温，研磨后过320目筛。合成产品的XRD图谱见图5，还未形成钙钛矿结构。
对比例2：
按摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05的比例，称取Ba(OH)2·8H2O 16.095克，Co(NO3)2·6H2O 10.289克，Fe(NO3)3·9H2O 4.123克，Nb2O50.665克，加玛瑙球倒入尼龙球磨罐中以无水乙醇为介质球磨6小时后，浆料在80℃烘24小时得到粉体。将干燥后的粉体放入坩埚中，以5℃/min升温至1200℃保温10h，按5℃/min降温到室温，研磨后过320目筛。合成产品的XRD图谱见图6，形成了良好的钙钛矿结构，无杂质相存在。

Claims (1)

1.一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法，具体工艺为：将Ba(OH)2·8H2O)、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O和Nb2O5按照摩尔比Ba(OH)2·8H2O∶Co(NO3)2·6H2O∶Fe(NO3)3·9H2O∶Nb2O5＝1∶0.7∶0.2∶0.05准确称量后装入转速为24000转/分钟的高速搅拌机中；用高速机械搅拌的方法将原料混合20分钟后，混合物在80～100℃干燥；将干燥好的粉体放入高温微波炉中，最大功率4.5KW；第一步调节功率为1.36KW升温至850℃，第二步在850℃保温45～60分钟，在空气中淬冷后研磨过320目筛。
CNB200710179207XA 2007-12-11 2007-12-11 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法 Expired - Fee Related CN100554216C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200710179207XA CN100554216C (zh) 2007-12-11 2007-12-11 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200710179207XA CN100554216C (zh) 2007-12-11 2007-12-11 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101177345A true CN101177345A (zh) 2008-05-14
CN100554216C CN100554216C (zh) 2009-10-28

Family

ID=39403794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200710179207XA Expired - Fee Related CN100554216C (zh) 2007-12-11 2007-12-11 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100554216C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114487048A (zh) * 2020-07-06 2022-05-13 南京工业大学 一种钙钛矿金属氧化物材料与过氧单硫酸盐反应效率的评价方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282629C (zh) * 2005-02-22 2006-11-01 清华大学 可加工羟基磷灰石/钛硅碳生物陶瓷复合材料的制备方法
CN100491288C (zh) * 2005-09-06 2009-05-27 四川大学 一种纳米多孔生物陶瓷的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114487048A (zh) * 2020-07-06 2022-05-13 南京工业大学 一种钙钛矿金属氧化物材料与过氧单硫酸盐反应效率的评价方法
CN114487048B (zh) * 2020-07-06 2024-01-26 南京工业大学 一种钙钛矿金属氧化物材料与过氧单硫酸盐反应效率的评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100554216C (zh) 2009-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tarancón et al. Synthesis of nanocrystalline materials for SOFC applications by acrylamide polymerisation
CN101890354B (zh) 一种铁酸铋光催化剂的制备方法
CN108511729B (zh) 钾离子电池电极材料钾型水钠锰矿的制备方法
AU2006201026B2 (en) An improved process for the manufacture of strontium doped lanthanum manganite (LSM) ceramic powder suitable for solid oxide fuel cell (SOFC) applications
CN102259931A (zh) 一种锰酸锂电池材料的制备方法
CN102010011A (zh) 一种制备三维有序大孔结构的多晶SrFeO3的新方法
Klimkowicz et al. Reversible oxygen intercalation in hexagonal Y 0.7 Tb 0.3 MnO 3+ δ: toward oxygen production by temperature-swing absorption in air
CN102557143A (zh) 一种Mn2O3制备方法和催化剂
CN104617292A (zh) 一种高容量球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
WO1997043794A1 (fr) Procede de preparation de materiaux positifs pour piles secondaires au lithium au moyen d'energie micro-ondes
CN102030372B (zh) 纳米尖晶石锰酸锌的制备方法
CN101549990B (zh) 一种采用低温自蔓延燃烧法制备钡钴铁铌复合氧化物材料的方法
CN102701243A (zh) 一种原位合成方镁石-镁铝尖晶石复相材料的方法
CN101596414A (zh) 一种含钽钙钛矿混合导体透氧膜及其制法和应用
PL240446B1 (pl) Związek tlenkowy na bazie perowskitu do magazynowania tlenu oraz sposób jego przygotowania
CN100554216C (zh) 一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法
CN100554167C (zh) 一种采用低热固相配位法制备钡钴铁铌氧化物材料的方法
CN111205088A (zh) 水热法制备氧化钪稳定氧化锆粉体的方法及该方法制备的氧化钪稳定氧化锆粉体
CN108383158B (zh) 一种金属元素掺杂Bi2O3材料的制备方法及其应用
CN100572291C (zh) 超薄片状NaxCo2O4热电化合物粉体的制备方法
CN102502767A (zh) 溶胶凝胶-水热法制备铜酸镧（La2CuO4）粉体的方法
CN1321881C (zh) 一种采用低热固相反应制备锂镍锰氧化物材料的方法
CN114160115B (zh) 一种基于mof合成氧化锆基固溶体的方法
WO2012116506A1 (zh) 一种复合金属氧化物粉体的制备方法
CN101250056B (zh) 一种低温制备纯相氧化物材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091028

Termination date: 20131211