CN103359771A - 一种自燃装置及其利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法 - Google Patents
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Abstract
一种自燃装置及其利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，它涉及一种制备类钙钛矿型复合氧化物La2CuO4超细粉末的制备方法。本发明的目的是要解决现有不存在合适的燃烧装置，导致燃烧不完全，自燃时间过长，且收集困难，无法实现大批量制备La2CuO4超细粉体的问题。一种自然装置包括玻璃杯体、杯盖、橡胶圈和操纵杆。方法：一、配制溶液；二、混合；三、燃烧；四、研磨；五、烧结，即得到La2CuO4超细粉体。本发明优点：一、加快自燃速度，缩短自燃时间；二、自燃过程中实现可视；三、提高粉体收集率；四、大批量制备；五、燃烧完全；六、低温烧结。本发明主要用于制备La2CuO4超细粉体。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备类钙钛矿型复合氧化物La2CuO4超细粉末的制备方法。
背景技术
与钙钛矿(ABO3)不同，类钙钛矿型氧化物(A2BO4)是Ruddlesdon-Papper型氧化物，称为层状钙钛矿型氧化物，在A2BO4中，A位离子通常为稀土、碱土等离子，而B位离子则常为第四周期过渡金属如Co、Ni、Cu等离子。类钙钛矿型La2CuO4中A位的La3+和B位的Cu2+离子均可被其它离子进行同晶取代，因此La2CuO4以及A位、B位被其它离子取代后得到的复合氧化物在超导[Edward A.Stern，Sang-Wook Han，and Daniel Haskel.DynamicInhomogeneities in the La2CuO4-Based Superconductors.Journal of Superconductivity：Incorporating Novel Magnetism，2004，17，(1)：97-102]、催化氧化[Gao L Z，Chua H T，KawiS.The direct decomposition of NO over the La2CuO4 nanofiber catalyst，Journal of Solid StateChemistry，2008，181(10)：2804-2807]、传感器[Zhou Xiaohua，Cao Quanxi，HuYing，etal.Sensing behavior and mechanism-SnO2of La2CuO4-SnO2gas sensors.Sensors andActuators，2001，77：443-446]、磁性[Crystal structure and high-field magnetism of La2CuO4.Phys.Rev.B，73(14)：4513-4520]等方面有广泛的应用。
目前有文献报道的类钙钛矿型La2CuO4以及A位、B位被其它离子取代后得到的复合氧化物的制备方法有固相法[Yang Dong sheng，Wu Bai mei，Zheng Wei hua，etal.ThermalConductivity of excess-Oxygen-Doped La2CuO4.Chinese Journal of Low TemperaturePhysics，2001，23(1)：44-47]、溶胶-凝胶法[LI Yifeng，HUANG Jianfeng，CAOLiyun，etal.Preparation and Activation Energy of La2CuO4 Micro-crystallites Synthesized bySol-Gel Process.Journal of the Chinese Ceramic Society，2011，39(9)：1418-1422]、水热法[ZHANG Yue，ZHANG Lei，DENG Jiguang，etal.Hydrothermal Fabrication and CatalyticPerformance of Single-Crystalline La2-xSrxCuO4(x＝0，1)with Specific Morphologies forMethane Oxidation.Chinese Journal of Catalysis，30(4)：347-354]、甘氨酸-硝酸盐燃烧法[ZHAOWei Jie，ZHAO Hui HUO Li hua，etal.Oxygen Sensing Properties of La2CuO4 ThickFilm.Chinese Journal of Applied Chemistry，24(12)：1409-1413]等方法。甘氨酸-硝酸盐燃烧法的优势在于一方面制备得到的粉末具有结晶性好、粒径小、产物纯度高等特点；另一方面该方法具有反应速度快、且成本低，简单易行、整个实验过程周期短等特点。但该方法也有不足之处，主要是在制备钙钛矿、类钙钛矿复合氧化物过程中，有时甘氨酸与金属离子络合不完全、甘氨酸与金属离子配比不同影响自燃后得到La2CuO4前驱体经马弗炉烧结的烧结温度、因为没有合适的燃烧装置，首先可能导致燃烧不完全；其次自燃整个过程时间长，导致能源浪费；再次导致发生燃烧时得到的粉体会随着火苗向四周飞溅，使得最后可以收集到的粉体仅能达到生成粉体的30％～40％；最后因为没有合适的制备装置，不能大批量制备La2CuO4前驱体，导致最终不能大批量制备La2CuO4。
发明内容
本发明的目的是要解决现有不存在合适的燃烧装置，导致燃烧不完全，自燃时间过长，且收集困难，无法实现大批量制备La2CuO4超细粉体的问题，而提供一种自燃装置及其利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法。
一种自燃装置包括玻璃杯体、杯盖、橡胶圈和操纵杆，在杯盖上设置把手，在杯盖上在设置进料孔和小孔，在操纵杆的底端安装椭圆形挡片，在操纵杆的顶端安装搅拌扶手，在操纵杆上椭圆形挡片和搅拌扶手之间安装可压缩支架；玻璃杯体是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖通过橡胶圈密封盖在玻璃杯体的上，操纵杆穿过杯盖上的小孔，将操纵杆上的搅拌扶手置于玻璃杯体外，操纵杆上的椭圆形挡片和安装可压缩支架置于玻璃杯体内。
一种利用上述自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min～60min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min～60min，然后在功率为100w条件下，超声30～120min，得到混合液；步骤二中所述的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为(1.8～2.2)∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶(1～2.5)；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨20min～120min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶(0.02mL～0.1mL)
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为8℃/min～12℃/min从室温升温至550℃～700℃，并在温度为550℃～700℃保温2h～8h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨30min～120min，即得到La2CuO4超细粉体。
本发明优点：一、本发明利用自燃装置进行自燃反应，在自燃反应过程中近乎处于密封状态，避免由于自燃造成飞溅导致的产品流失，且近乎密封的状态下避免热量流失，加快自燃速度，缩短自燃时间；二、本发明设置的自燃装置的玻璃杯体采用透明的玻璃制成，因此在自燃过程中实现可视；三、本发明设置的自燃装置的玻璃杯体呈倒锥形，且玻璃杯体的杯体和底座采用弧形拐角连接，有利于生成粉末的收集，提高粉体收集率；四、利用本发明方法可实现La2CuO4超细粉体的大批量制备；五、采用超声这种手段，在液体中释放巨大的特殊能量，阻止溶液局部产生沉淀，加速甘氨酸溶解，促进甘氨酸与金属离子络合完全，使得在自燃整个过程中燃烧完全，得到超细的La2CuO4前驱体；六、由于发生自燃后，甘氨酸会被硝酸根氧化起到充当燃料的作用，所以通过调节甘氨酸与金属离子物质的量的配比，即起到调节燃烧中燃料的作用；综合以上两方面的作用使得本发明可以经较低温度烧结，再经研磨后得到La2CuO4超细粉体。
附图说明
图1是具体实施方式一的自燃装置的结构示意图。
图2是XRD图，图中A为试验一制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中B为试验二制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中C为试验三制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中D为试验四制备的La2CuO4超细粉体的XRD图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1，本实施方式是一种自燃装置，其特征在于自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内。
本实施方式设置的自燃装置的玻璃杯体采用透明的玻璃制成，因此在自然过程中实现可视。
本实施方式设置的自燃装置的玻璃杯体呈倒锥形，且玻璃杯体的杯体，有利于生成粉末的收集，提高粉体收集率。
具体实施方式二：结合图1，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的玻璃杯体1的杯体和底座采用弧形拐角1-1连接。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式把玻璃杯体的拐角设置成弧形有利于生成粉末的收集。
具体实施方式三：结合图1，本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的小孔2-3的孔径设为M，所述的操纵杆4的直径设为N，则：0.2cm＜M-N＜0.4cm。其他与具体实施方式一或二相同。
本实施方式小孔2-3的孔径大于操纵杆4的直径，便于操纵杆4旋转。
具体实施方式四：结合图1，本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为H，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为h，则：0.1cm＜H-h＜0.3cm。其他与具体实施方式一至三相同。
本实施方式的椭圆形挡片4-1保证实现完全遮挡进料孔2-2。
具体实施方式五：本实施方式是一种利用上述自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min～60min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min～60min，然后在功率为100w条件下，超声30～120min，得到混合液；步骤二中所述的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为(1.8～2.2)∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶(1～2.5)；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨20min～120min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶(0.02mL～0.1mL)；
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为8℃/min～12℃/min从室温升温至550℃～700℃，并在温度为550℃～700℃保温2h～8h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨30min～120min，即得到La2CuO4超细粉体。
本试验步骤三中所述的自燃反应过程中主要反应过程如下：
La(NO3)3(1)+Cu(NO3)2(1)+NH2CH2COOH(1)→La2CuO4前驱体(s)+N2(g)↑+CO2(g)↑+H2O(g)↑
本实施方式利用自燃装置进行自然反应，在自然反应过程中近乎处于密封状态，避免由于自然造成飞溅导致的产品流失，且近乎密封的状态下避免热量流失，加快自然速度，缩短自然时间。
利用本实施方式方法可实现La2CuO4超细粉体的大批量制备。
具体实施方式六：结合图1，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内。其他与具体实施方式五相同。
本实施方式设置的自燃装置的玻璃杯体采用透明的玻璃制成，因此在自然过程中实现可视。
本实施方式设置的自燃装置的玻璃杯体呈倒锥形，且玻璃杯体的杯体和底座采用弧形拐角连接，有利于生成粉末的收集，提高粉体收集率。
具体实施方式七：结合图1，本实施方式与具体实施方式五或六之一不同点是：步骤三中所述的自然反应具体操作如下：将混合液通过进料孔2-2加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆4开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆4，并将操纵杆4向上提起，利用可压缩支架4-2将操纵杆4卡在杯盖2上，且利用圆形挡片4-1将进料孔2-2遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。其他与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八：结合图1，本实施方式与具体实施方式六不同点是：所述的玻璃杯体1的杯体和底座采用弧形拐角1-1连接。其他与具体实施方式六相同。
本实施方式把玻璃杯体的拐角设置成弧形有利于生成粉末的收集。
具体实施方式九：结合图1，本实施方式与具体实施方式六不同点是：所述的小孔2-3的孔径设为M，所述的操纵杆4的直径设为N，则：0.2cm＜M-N＜0.4cm。其他与具体实施方式六相同。
本实施方式小孔2-3的孔径大于操纵杆4的直径，便于操纵杆4旋转。
具体实施方式十：结合图1，本实施方式与具体实施方式六不同点是：所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为H，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为h，则：0.1cm＜H-h＜0.3cm。其他与具体实施方式六相同。
本实施方式的椭圆形挡片4-1保证实现完全遮挡进料孔2-2。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.5mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.25mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度0.5mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.25mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min，然后在功率为100w条件下，超声30min，得到混合液；步骤二中所述的浓度0.5mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.25mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为2∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶1；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨30min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶0.02mL；
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为10℃/min从室温升温至700℃，并在温度为700℃保温2h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨30min，即得到La2CuO4超细粉体。
本试验步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内；所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接；所述的小孔2-3的孔径为1cm，所述的操纵杆4的直径为0.8cm；所述的玻璃杯体1高为20cm，玻璃杯体1的杯底直径为8cm，玻璃杯体1的杯口直径为15cm；所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为1.6cm，所述的进料孔2-2的孔径为2cm，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为1.75cm，所述的椭圆形挡片4-1的直径为3.5cm。
本试验步骤三中所述的自燃反应具体操作如下：将混合液通过进料孔2-2加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆4开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆4，并将操纵杆4向上提起，利用可压缩支架4-2将操纵杆4卡在杯盖2上，且利用圆形挡片4-1将进料孔2-2遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。
通过计算可知本试验收集到的La2CuO4超细粉体达到生成La2CuO4超细粉体的95％。
试验二：一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度1.0mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.50mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度1.0mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.50mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌40min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌40min，然后在功率为100w条件下，超声60min，得到混合液；步骤二中所述的浓度1.0mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.50mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为2∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶1.5；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨60min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶0.04mL；
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为10℃/min从室温升温至650℃，并在温度为650℃保温4h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨90min，即得到La2CuO4超细粉体。
本试验步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内；所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接；所述的小孔2-3的孔径为1cm，所述的操纵杆4的直径为0.8cm；所述的玻璃杯体1高为20cm，玻璃杯体1的杯底直径为8cm，玻璃杯体1的杯口直径为15cm；所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为1.6cm，所述的进料孔2-2的孔径为2cm，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为1.75cm，所述的椭圆形挡片4-1的直径为3.5cm。
本试验步骤三中所述的自燃反应具体操作如下：将混合液通过进料孔2-2加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆4开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆4，并将操纵杆4向上提起，利用可压缩支架4-2将操纵杆4卡在杯盖2上，且利用椭圆形挡片4-1将进料孔2-2遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。
通过计算可知本试验收集到的La2CuO4超细粉体达到生成La2CuO4超细粉体的98％。
试验三：一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度1.5mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.75mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度1.5mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.75mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min，然后在功率为100w条件下，超声90min，得到混合液；步骤二中所述的浓度1.5mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.75mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为2∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶2；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨90min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶0.06mL；
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为10℃/min从室温升温至600℃，并在温度为600℃保温2h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨60min，即得到La2CuO4超细粉体。
本试验步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内；所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接；所述的小孔2-3的孔径为1cm，所述的操纵杆4的直径为0.8cm；所述的玻璃杯体1高为20cm，玻璃杯体1的杯底直径为8cm，玻璃杯体1的杯口直径为15cm；所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为1.6cm，所述的进料孔2-2的孔径为2cm，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为1.75cm，所述的椭圆形挡片4-1的直径为3.5cm。
本试验步骤三中所述的自燃反应具体操作如下：将混合液通过进料孔2-2加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆4开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆4，并将操纵杆4向上提起，利用可压缩支架4-2将操纵杆4卡在杯盖2上，且利用椭圆形挡片4-1将进料孔2-2遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。
通过计算可知本试验收集到的La2CuO4超细粉体达到生成La2CuO4超细粉体的97％。
试验四：一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、配置溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度2.0mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度1.0mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度2.0mol/L的硝酸镧溶液和浓度1.0mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min，然后在功率为100w条件下，超声120min，得到混合液；步骤二中所述的浓度2.0mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度1.0mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为2∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶2.5；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨120min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶0.1mL；
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为10℃/min从室温升温至550℃，并在温度为550℃保温2h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨30min，即得到La2CuO4超细粉体。
本试验步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体1、杯盖2、橡胶圈3和操纵杆4，在杯盖2上设置把手2-1，在杯盖2上在设置进料孔2-2和小孔2-3，在操纵杆4的底端安装椭圆形挡片4-1，在操纵杆4的顶端安装搅拌扶手4-3，在操纵杆4上椭圆形挡片4-1和搅拌扶手4-3之间安装可压缩支架4-2；玻璃杯体1是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖2通过橡胶圈3密封盖在玻璃杯体1的上，操纵杆4穿过杯盖2上的小孔2-3，将操纵杆4上的搅拌扶手4-3置于玻璃杯体1外，操纵杆4上的椭圆形挡片4-1和安装可压缩支架4-2置于玻璃杯体1内；所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接；所述的小孔2-3的孔径为1cm，所述的操纵杆4的直径为0.8cm；所述的玻璃杯体1高为20cm，玻璃杯体1的杯底直径为8cm，玻璃杯体1的杯口直径为15cm；所述的进料孔2-2中心与操纵杆4中心线的距离为1.6cm，所述的进料孔2-2的孔径为2cm，所述的椭圆形挡片4-1中心与操纵杆4中心线的距离为1.75cm，所述的椭圆形挡片4-1的直径为3.5cm。
本试验步骤三中所述的自燃反应具体操作如下：将混合液通过进料孔2-2加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆4开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆4，并将操纵杆4向上提起，利用可压缩支架4-2将操纵杆4卡在杯盖2上，且利用圆形挡片4-1将进料孔2-2遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。
通过计算可知本试验收集到的La2CuO4超细粉体达到生成La2CuO4超细粉体的98％。
采用X-射线衍射仪检测试验一至试验四制备的La2CuO4超细粉体，检测结果如图2所示，图2是XRD图，图中A为试验一制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中B为试验二制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中C为试验三制备的La2CuO4超细粉体的XRD图，图中D为试验四制备的La2CuO4超细粉体的XRD图；通过图2可知试验一至试验四制备的La2CuO4超细粉体的X-射线衍射图(XRD)与X-射线衍射JCPDS卡2721129吻合，证明试验一至试验四制备的La2CuO4超细粉体确实是La2CuO4。
Claims (10)
1.一种自燃装置，其特征在于自燃装置包括玻璃杯体(1)、杯盖(2)、橡胶圈(3)和操纵杆(4)，在杯盖(2)上设置把手(2-1)，在杯盖(2)上在设置进料孔(2-2)和小孔(2-3)，在操纵杆(4)的底端安装椭圆形挡片(4-1)，在操纵杆(4)的顶端安装搅拌扶手(4-3)，在操纵杆(4)上椭圆形挡片(4-1)和搅拌扶手(4-3)之间安装可压缩支架(4-2)；玻璃杯体(1)是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖(2)通过橡胶圈(3)密封盖在玻璃杯体(1)的上，操纵杆(4)穿过杯盖(2)上的小孔(2-3)，将操纵杆(4)上的搅拌扶手(4-3)置于玻璃杯体(1)外，操纵杆(4)上的椭圆形挡片(4-1)和安装可压缩支架(4-2)置于玻璃杯体(1)内。
2.根据权利要求1所述的一种自燃装置，其特征在于所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种自燃装置，其特征在于所述的小孔(2-3)的孔径设为M，所述的操纵杆(4)的直径设为N，则：0.2cm＜M-N＜0.4cm。
4.根据权利要求1所述的一种自燃装置，其特征在于所述的进料孔(2-2)中心与操纵杆(4)中心线的距离为H，所述的椭圆形挡片(4-1)中心与操纵杆(4)中心线的距离为h，则：0.1cm＜H-h＜0.3cm。
5.一种利用权利要求1所述的自然装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于利用自然装置采用超声-燃烧法低温制备类钙钛矿型超细粉体的方法是按以下步骤完成的：
一、配制溶液：①、将La(NO3)3·6H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液；②、将Cu(NO3)2·3H2O溶于去离子水中，完全溶解后得到的浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液；
二、混合：对浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液和浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液进行混合，然后磁力搅拌30min～60min，得到硝酸镧/硝酸铜溶液，然后加入甘氨酸，继续磁力搅拌30min～60min，然后在功率为100w条件下，超声30～120min，得到混合液；步骤二中所述的浓度0.5mol/L～2mol/L的硝酸镧溶液中La3+与浓度0.25mol/L～1mol/L的硝酸铜溶液中Cu2+的摩尔比为(1.8～2.2)∶1；步骤二中所述的硝酸镧/硝酸铜溶液中金属离子物质的量与甘氨酸物质的量比为1∶(1～2.5)；
三、燃烧：将混合液加入到自燃装置中进行自燃反应，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末；
四、研磨：向La2CuO4超细前驱体粉末中加入乙醇，然后研磨20min～120min，得到待烧结粉体；步骤四中所述的La2CuO4超细前驱体粉末的质量与乙醇的体积为1g∶(0.02mL～0.1mL)
五、烧结：将待烧结粉体置于马弗炉中，以升温速率为8℃/min～12℃/min从室温升温至550℃～700℃，并在温度为550℃～700℃保温2h～8h，然后随炉冷却至室温，得到La2CuO4固体，然后研磨30min～120min，即得到La2CuO4超细粉体。
6.根据权利要求5所述的一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于步骤三中所述的自燃装置包括玻璃杯体(1)、杯盖(2)、橡胶圈(3)和操纵杆(4)，在杯盖(2)上设置把手(2-1)，在杯盖(2)上在设置进料孔(2-2)和小孔(2-3)，在操纵杆(4)的底端安装椭圆形挡片(4-1)，在操纵杆(4)的顶端安装搅拌扶手(4-3)，在操纵杆(4)上椭圆形挡片(4-1)和搅拌扶手(4-3)之间安装可压缩支架(4-2)；玻璃杯体(1)是上端开口的倒锥形玻璃杯，杯盖(2)通过橡胶圈(3)密封盖在玻璃杯体(1)的上，操纵杆(4)穿过杯盖(2)上的小孔(2-3)，将操纵杆(4)上的搅拌扶手(4-3)置于玻璃杯体(1)外，操纵杆(4)上的椭圆形挡片(4-1)和安装可压缩支架(4-2)置于玻璃杯体(1)内。
7.根据权利要求5所述的一种利用自燃装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于步骤三中所述的自然反应具体操作如下：将混合液通过进料孔(2-2)加入到自燃装置中，然后进行加热，并且操纵杆(4)开始旋转，当无水蒸气产生时迅速旋动操纵杆(4)，并将操纵杆(4)向上提起，利用可压缩支架(4-2)将操纵杆(4)卡在杯盖(2)上，且利用圆形挡片(4-1)将进料孔(2-2)遮挡，当自燃装置出现火星后，出现大面积自燃，自燃结束后即得到得到的La2CuO4超细前驱体粉末。
8.根据权利要求6所述的一种利用自然装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于所述的玻璃杯体(1)的杯体和底座采用弧形拐角(1-1)连接。
9.根据权利要求6所述的一种利用自然装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于所述的小孔(2-3)的孔径设为M，所述的操纵杆(4)的直径设为N，则：0.2cm＜M-N＜0.4cm。
10.根据权利要求6所述的一种利用自然装置采用超声-燃烧法低温制备La2CuO4超细粉体的方法，其特征在于所述的进料孔(2-2)中心与操纵杆(4)中心线的距离为H，所述的椭圆形挡片(4-1)中心与操纵杆(4)中心线的距离为h，则：0.1cm＜H-h＜0.3cm。
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