一種稀土材料微米管及其制備方法
【專利摘要】一種稀土材料微米管及其制備方法，采用靜電紡絲法制備La2O2SO4:Ce3+微米管的前驅物，再通過高溫處理得到終產物，既可以控制材料的形貌，又可以降低材料的團聚性，增大了材料的比表面積，對于拓寬稀土硫酸氧鹽微米管的應用范圍具有一定的意義。
【專利說明】
一種稀土材料微米管及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及新型材料領域，特別涉及一種稀土材料微米管及其制備方法。
【背景技術】
[0002] S元素因其化合價的改變使其在催化，氧存儲等領域具有重要的應用價值。 La2O2SO4因 S元素在La2〇2S〇4(+6)/La2〇2S(-2)存在化合價的變化，同時可釋放出2mmol的〇2， 使La 2〇2S〇4在氧存儲領域中具有重要的應用價值，具體過程如下，因此合成La2〇2S〇4成為人 們研究的熱點。 I.a」0...S04 t; .+ 2.(? 目前，常用的稀土硫酸氧鹽主要采用高溫固相法獲得。已報的方法有將稀土硫酸鹽在 N2或空氣中與900 °C下保溫5h得到。也有將稀土硝酸鹽，十二烷基磺酸鈉，氨水和水的混合 物先于40°C攪拌lh，再在50°C下攪拌5h，收集沉淀，然后高溫處理得到產物。其他關于形貌 可控和分散性好的稀土硫酸氧鹽材料的報道還不多。
【發明內容】
[0003] 為解決現有的稀土硫酸氧鹽材料塊體大，形貌不易控制，材料團聚現象嚴重等問 題，本發明提供一種稀土硫酸氧鹽微米管及其制備方法，即采用靜電紡絲法制備前驅物，再 通過高溫處理得到La 2O2SO4: Ce3+微米管，該方法既可以控制微米管的形貌，又可以降低材料 的團聚現象，同時，還提供了大的比表面積，對于擴寬稀土硫酸氧鹽的應用具有重要的研究 意義。 本發明采用的技術解決方案是:先通過靜電紡絲法制備前驅物，再通過高溫處理得到 La2O2SO4Xe3+微米管，其通式為La2〇 2S〇4:Ce3+，其中La:Ce的比例為l_x:x，其中0<x彡0.2。 將總物質的量為〇.5mmol，物質的量比例為l-x:x，其中0<x彡0.2的的硝酸鑭和硝酸 鈰，與0.25-0.4g的硫脲和0.5-1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4-lg乙醇與0.4-0.8g 水的混合溶液中，攪拌一定時間。將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以 25-40yL/h的流速進行靜電紡絲，調節靜電紡絲的針頭到接收板的距離，空氣的濕度控制在 60-80 %，溫度控制在20-25 °C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800 °C下條件下保溫1.5-3h， 即得到終產物稀土硫酸氧鹽微米管。 所述的攪拌時間大于48h。 所述的靜電紡絲的針頭到接收板的距離為20-30cm。 所述的600-800 °C下條件下保溫時的升溫速率為1-3 °C/h。 所述的硝酸鑭為La(NO3)3 · 6H2〇,所述的硝酸鈰為Ce(NO3)3 · 6H2〇。 所述的硫脲，聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均為分析純級試劑，水為去離子水。 本發明的有益效果是:本發明提供了一種稀土材料微米管及其制備方法，采用靜電紡 絲法制備的La2O2SO4Xe3+微米管的前驅物，再通過高溫處理得到產物，既可以控制材料的形 貌，又可以降低材料的團聚性，增大了材料的比表面積，對于提高稀土硫酸氧鹽微米管的應 用具有一定的意義。 【附圖說明】 圖1為本發明實例制得的La2〇2S〇4: Ce3+微米管的XRD圖譜。 圖2為本發明實例制得的La2O2SO4: Ce3+微米管的SEM照片。 圖3為本發明實例制得的硝酸鈰的加入量對產物形貌影響的SEM，其中圖3a，圖3b，圖3c 中硝酸鈰的加入量分別為〇%，10%，20%。 圖4為本發明實例制得的La2〇2S〇4:Ce3+微米管的BET圖譜。 【具體實施方式】 為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。 實施例1 將總物質的量為0.5mmo 1的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.0 5mmo 1，與 〇. 25g的硫脲和1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4g乙醇與0.4g水的混合溶液中，攪拌 5〇h。將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進行靜電 紡絲，調節靜電紡絲的針頭到接收板的距離為20cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制 在20-25°C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h， 即得到終產物La 2O2SO4: Ce3+微米管。 實施例2 將總物質的量為〇. 5mmol的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.1 mmol，與0.4g 的硫脲和0.5g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到Ig乙醇與0.8g水的混合溶液中，攪拌50h。將所 得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進行靜電紡絲，調節 靜電紡絲的針頭到接收板的距離為30cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在20-25°C， 收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h，即得到終產 物 La2O2SOJCe3+微米管。 實施例3 將總物質的量為〇. 5_〇1的硝酸鑭和硝酸鈰，其中硝酸鈰的加入量為0.15_〇1，與0.3g 的硫脲和Ig的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.8g乙醇與0.6g水的混合溶液中，攪拌50h。將所 得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓電條件下，以25-40yL/h的流速進行靜電紡 絲，調節靜電紡絲的針頭到接收板的距離為25cm，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在 20-25°C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800°C條件下保溫1.5-3h，升溫速率為l-3°C/h，即 得到終產物La 2O2SOJCe3+微米管。 通過XRD確定所得La2O2SO4: Ce3+微米管的相結構，通過SEM觀察所得產物的形貌和Ce3+ 離子對產物形貌的影響，通過BET來觀察產物的比表面積。 試驗結果 由圖1可以發現隨著硝酸鈰含量的增加，所制備的產物變成純的La2O2SO4相，Ce 3+取代 La3+的位置。 由圖2可以發現所制備的產物為微米管結構，微米管的直徑在200nm左右，長度在幾微 米。 由圖3可以發現硝酸鈰的加入量對所得產物的形貌具有一定的影響，隨著硝酸鈰的量 的增加，所得產物由微米帶變成微米管。 由圖4可以看出所得微米管具有較大的比表面積。 以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例， 凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種稀土材料微米管，其特征在于，其通式為La202S〇4: Ce3+，其中La: Ce的比例為1-X: X，其中0<x彡0.2。2. 根據權利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，將總物質的量 為0.5mmol，物質的量比例為l-x:x，其中0<x彡0.2的硝酸鑭和硝酸鈰，與0.25-0.4g的硫脲 和0.5-1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4-lg乙醇與0.4-0.8g水的混合溶液中，攪拌一 定時間，將所得溶液置于5ml的注射器中，選用10-15kv的高壓，以25-40yL/h的流速進行靜 電紡絲，調節靜電紡絲的針頭到接收板的距離，空氣的濕度控制在60-80%，溫度控制在20-25 °C，收集靜電紡絲所得纖維，在600-800 °C下條件下保溫1.5-3h，即得到終產物稀土材料 微米管。3. 根據權利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的攪拌時 間大于48h。4. 根據權利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的靜電紡 絲的針頭到接收板的距離為20_30cm〇5. 根據權利要求2所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的600-800 °C下條件下保溫時的升溫速率為1-3 °C /h。6. 根據權利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的硝酸鑭 為La(N03)3 · 6H20,所述的硝酸鈰為Ce(N03)3 · 6H20。7. 根據權利要求1所述的一種稀土材料微米管的制備方法，其特征在于，所述的硫脲， 聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均為分析純級試劑，水為去離子水。
【文檔編號】D01F6/56GK106006704SQ201610361496
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】楊梅, 薛裕華, 馬金磊, 程如梅, 陳路呀, 齊蕾, 張立樹, 呂秀娟, 趙長容, 劉紅艷, 戴黎明
【申請人】溫州醫科大學