專利名稱：一種多組元混合氧化物的濕化學制備方法
技術領域：
本發明涉及一種實用的多組元混合氧化物的制備技術和/或摻雜氧化物的制備技術，屬濕化學法粉末制備技術領域。
背景技術：
傳統的濕化學法氧化物粉末制備技術是目前實驗室和工業上廣泛采用的制備粉末的方法。濕化學法具有設備簡單，原料易獲得，產品純度高，均勻性好，化學組成控制準確等特點，因此在氧化物系粉末制備中有廣泛的應用。其主要有沉淀法、溶膠凝膠法等制備方法。
沉淀法是在原料溶液中添加適當的沉淀劑(如OH-、C2O42-、CO32-等)使得原料中的陽離子形成各種形式的沉淀物(沉淀顆粒大小和形狀可由反應條件來控制)，然后再經過濾、洗滌、干燥或加熱分解等工藝過程而得到粉末微粒。沉淀法又包括了共沉淀法、單向沉淀法、均相沉淀法和金屬醇鹽水解法。
溶膠凝膠法是將金屬鹽或無機鹽水解，然后使溶質聚合凝膠化，再將凝膠干燥、煅燒，最后得到所需的無機材料。它的特點是，可容納不溶性和不沉淀組分，制備的粉末的化學均勻性好，純度高，顆粒細。
以上方法中，共沉淀法、金屬醇鹽水解法和溶膠凝膠法雖然都可以獲得混合氧化物粉末，但它們的使用均有局限性。
對于沉淀法來說，它的優點是由于大部分金屬鹽都可溶于水，即用水作溶劑，既安全又經濟，適用范圍廣；缺點是當制備含有多元組分的材料時，因為各種金屬子的沉淀情況與溶液的PH值密切相關，當他們共溶后，各組分之間由于沉淀產生的濃度及沉淀速度有差異，因而沉淀物的均勻性，溶液的原始原子水平的均勻性可能部分失去，而且水溶性組分不能使用此方法得到。
對于溶膠凝膠法來說，其優點是生成物的體系可同時容納不溶物和不沉淀組分，但缺點是其水解過程受溶劑種類的限制，使得所制備的氧化物粉體的混合物種類有限。
發明內容
本發明方法正是為了彌補以上方法的不足提出的。本發明克服了以上三種方法的局限性，提出一種應用范圍更廣，可以容納不溶性組分和不沉淀組分的多組元混合氧化物或摻雜氧化物的新的制備方法。
本發明方法采用的技術方案是為將含有多種金屬鹽組分的溶液快速地加入到沉淀劑中以形成均勻分布的沉淀物或絡合物；再加入分散劑使沉淀回溶分散形成均勻的溶膠體系；對溶膠干燥后得到干凝膠；再對干凝膠進行熱分解處理后得到混合氧化物。
本發明方法的技術方案還可以是如多種金屬鹽或摻雜劑等組分不能在同一種溶劑中溶解，可以采用不相同但可以互溶的溶劑將各類組分分別制成溶液，將兩種或兩種以上可互溶的溶液分別制成均勻的溶膠體系；再將多種溶膠混合形成均一體系，將混合溶膠干燥后得到干凝膠，再對干凝膠進行熱分解處理，得到混合氧化物或摻雜氧化物。
四、具體實施方法下面詳細描述本發明。
對能夠在同一種溶劑中溶解的組分，金屬鹽和/或摻雜劑或催化劑的化合物按化學計量比(或按要求)一起溶于同一相應溶劑中，比如溶于水或有機溶劑中，摻雜劑可以是金屬鹽，催化劑可以是貴金屬鹽，再將配制好的溶液快速地加入到能夠形成沉淀物的沉淀劑中，如氨水或尿素溶液，使所有的金屬離子在同一條件下同時形成沉淀物或絡合物，并在50-65℃溫度下攪拌一定時間，如攪拌30-50分鐘使其均勻分布；再加入酸溶液作為分散劑，如鹽酸或醋酸，使沉淀回溶分散形成溶膠體系，根據需要調節PH值在3-4.5范圍，攪拌8-12小時左右，得到穩定的溶膠體系，將溶膠干燥制得干凝膠；再將干凝膠煅燒熱分解后得到制備的混合氧化物或摻雜氧化物。
對不能在同一種溶劑中溶解的金屬鹽和/或摻雜劑或催化劑組分，按化學計量比分別溶于可互溶的溶劑中，如可以將金屬鹽溶入水中，或將摻雜劑或催化劑溶于乙二醇或異丙醇中，摻雜劑組分可以是金屬鹽，催化劑組分可以是貴金屬鹽，再按上面所述方法將每種溶液在相應的化學條件下分別制成兩種或兩種以上的溶膠后，將它們混合并于50-80℃溫度下攪拌2小時以上形成均一溶膠體系，經干燥、煅燒熱分解后即得到混合氧化物或摻雜氧化物。
本發明方法可使原來在不同PH值條件下才能形成沉淀的金屬鹽在同一條件下同時形成沉淀或絡合物，用分散劑使沉淀回溶形成溶膠體系，因而可容納不溶性組分和不沉淀組分，制備出粒度小且均勻，分散性好，摻雜量可控，催化劑流失少的多組元混合氧化物或摻雜氧化物。
實施例1將AlCl3.6H2O、SnCl4.5H2O和PdCl2按5∶2∶0.1的摩爾比制成總離子濃度為0.5M的水溶液，快速加入到20毫升溫度65℃的氨水中，并攪拌30分鐘；再滴入濃度為1M的鹽酸溶液，至溶液的PH值為3，在65℃下持續攪拌8小時，形成均一的溶膠體系；將該溶膠用噴霧干燥法干燥，得到干凝膠，經450℃熱分解得到Al2O3、SnO2和Pd的混合物粉體。
實施例2將硫酸銦溶于水中，制成濃度為0.01M的溶液，快速加入到適量的溫度55℃的氨水中，攪拌45分鐘，然后滴入濃度1M的鹽酸，同時攪拌，至溶液的PH值為4.5，形成溶膠，在55℃下再連續攪拌8小時。將鈦酸丁酯溶于乙二醇中，配成濃度為0.2M的溶液，快速加入到適量的醋酸中，在溫度80℃下攪拌40分鐘，形成溶膠。將兩種溶膠于80℃溫度下混合并保持攪拌2小時得到均一的溶膠混合體系，將該混合溶膠進行冷凍干燥，得到干凝膠，經750℃熱分解得到TiO2與In2O3的混合物粉體。
實施例3將硫酸銦和三氯化金按1∶0.05的摩爾比制成總離子濃度為0.1M的水溶液，快速加入到溫度50℃的適量氨水中，攪拌45分鐘，然后滴入濃度為1M的鹽酸，同時攪拌，至溶液的PH值為3.5，在50℃下持續攪拌9小時形成溶膠，將該溶膠用噴霧干燥法干燥，得到干凝膠，經650℃熱分解得到In2O3和Au的混合物粉體。
權利要求
1.一種多組元混合氧化物的濕化學制備方法，其特征是將含有多種金屬鹽的溶液快速加入到沉淀劑中以形成沉淀物或絡合物；再加入分散劑使沉淀回溶分散形成溶膠體系；將溶膠干燥得到干凝膠；再對干凝膠進行熱分解處理。
2.如權利要求1的制備方法，其特征是將含有多種金屬鹽和/或摻雜劑或催化劑的化合物按化學計量比制成的溶液快速加入到氨水或尿素溶液中，同時在50--65℃溫度下攪拌以形成均勻分布的沉淀物或絡合物；再加入酸溶液使沉淀回溶分散形成均勻的溶膠體，調節PH值為3-4.5。
3.如權利要求1或2的制備方法，其特征是將兩種或兩種以上可互溶的溶液分別制成溶膠體系；將多種溶膠混合形成均一體系；將混合溶膠干燥得到干凝膠；再對干凝膠進行熱分解處理。
4.如權利要求3的制備方法，其特征是將兩種或兩種以上溶膠混合于50--80℃溫度下攪拌形成均一體系。
5.如權利要求1至4的制備方法，其特征是所說溶液使用的溶劑為水或有機溶劑；酸溶液為鹽酸或醋酸。
全文摘要
一種多組元混合氧化物的濕化學制備方法，涉及一種實用的多組元混合氧化物的制備技術和/或摻雜氧化物的制備技術，屬濕化學法粉末制備技術領域。本發明克服了混合物共沉淀技術和溶膠凝膠技術的局限性，使原來不同pH值條件下才能形成沉淀的金屬鹽在同一條件下同時形成沉淀或絡合物，再通過加入合適的分散劑使生成物形成溶膠體系，因而可容納不溶性組分和不沉淀組分，進而得到粒徑分布更均勻，且組成配比可控的混合氧化物或摻雜濃度可控、分布更均勻的摻雜氧化物粉末。
文檔編號B01J13/00GK1548362SQ0311791
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月22日 優先權日2003年5月22日
發明者余萍, 肖定全, 余 萍 申請人:四川大學