两种有机溶胶法合成铬酸镧超细粉体的对比研究_李静（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）两种有机溶胶法合成铬酸镧超细粉体的对比研究X李静,李胜利*,刘伟明,王笑(山东大学材料科学与工程学院,山东济南250061摘要:用两种有机溶胶法Pechini法和低温燃烧法分别合成了铬酸镧超细粉体。借助红外光谱(ATR、热分析(TG,DSC、X射线衍射等手段对制备的凝胶结构、热分解过程、粉体结构和形貌进行对比分析。结果得出,羟基作为最主要的络合基团存在于两种合成方法的凝胶中。虽然两种方法的反应过程相似,但燃烧法只经过一步燃烧就可以迅速合成最终粉体,Pechini法必须经过较长时间煅烧。燃烧法得到的粉体粒径小于Pechini法,分散性也较好。另外,还讨论了两种合成方法反应过程及产物形态差别的原因。关键词:有机溶胶法;Pechini法;低温燃烧法;铬酸镧;稀土中图分类号:TB326文献标识码:A文章编号:1000-4343(200701-0045-06铬酸镧(LaCrO3具有良好的高温物理、化学稳定性和抗腐蚀性,已被广泛用于高温发热元件和固体氧化物燃料电池的连接材料[1,2]。有机溶胶法以溶液为反应环境,可以精确控制各成分的化学计量比并使前驱体在溶液中均匀混合,是制备超细粉体的有效方法[3,4]。与传统固相法相比这种湿化学方法制备的粉体活性高,可显著降低粉体的烧结温度[5]。根据反应体系是否补给氧化剂及发生反应的剧烈程度,有机溶胶法又分为Pechini法[6]和低温燃烧法[7],最近也有个别研究者把Pechini法看作是低温燃烧法的一种[8]。燃烧法体系中补给的氧化剂通常为易分解的硝酸铵,能与柠檬酸发生强烈的氧化还原反应。足量的硝酸铵为体系提供了充足的氧化剂,使混合物由多步分解(Pechini法变为一步分解(低温燃烧法,低温燃烧法实质上是一种自蔓延燃烧合成[9]。AbdulMajid等[10]用Pechini法制备了SrFeO~2.85粉体,煅烧之后得到的颗粒粒径不均匀,并存在一定程度的团聚。Leite和Varela等[11]利用Pechini法合成SrTiO3纳米粉体时,得到的粉体粒径在140nm左右,也存在一定的团聚,经700e煅烧后颗粒继续长大,颗粒长大归因于煅烧过程中两粒子间连接颈的长大以及颗粒边缘的移动。谢平波等[12]研究燃烧法合成粉体的机理时指出,燃烧时产生的气流猛烈冲击使反应液分散成小液滴,在高温下蒸发掉水分的同时,液滴中的非挥发成分团聚生长成晶粒,经过高温干燥作用形成最终粒子。宿新泰等[13]用低温燃烧法合成BaCe0.9Nd0.1O3-D粉体,对体系中硝酸铵的加入量进行了分析,认为硝酸铵加入后前驱体热分析曲线的最大放热峰向低温处移动10e且反应迅速,得到的产物比表面积更大。虽然目前文献中已多方面涉及到Pechini法和低温燃烧法的制备工艺,但有关两种方法的差别及其合成产物的相结构异同还少见报道。本文重点对比上述两种有机溶胶法在粉体合成过程中的反应机制。1实验Pechini法所用的原料为:硝酸镧[La(NO33#6H2O],硝酸铬[Cr(NO33#9H2O],硝酸钙[Ca(NO32#4H2O],柠檬酸[C6H8O7#H2O],乙二醇[C2H6O2],去离子水;燃烧法除上述原料外,还添加了硝酸铵[NH4NO3],它被用作辅助氧化剂。两种方法的前驱体合成工艺相同:金属硝酸盐提供金属离子,柠檬酸作络合剂,乙二醇为分散剂。将一定量的柠檬酸和乙二醇溶于适量去离子水中,加入预定化学计量比的硝酸盐,混合均匀得第25卷Vol.25第1期l.1中国稀土学报JOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETY2007年2月Feb.2007X收稿日期:2006-08-01;修订日期:2006-12-01基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20050422026,山东省自然科学基金(Y2005F20资助项目作者简介:李静(1982-,女,山东烟台人,硕士研究生;研究方向:稀土功能材料研究*通讯联系人(E-mail:lishengli@sdu.edu到澄清透明的溶胶,在80e下不断搅拌蒸发得到黏稠的凝胶体。Pechini法是将凝胶体在80e烘干,直到形成蓬松多孔的干凝胶,经研磨在700~800e煅烧得到铬酸镧超细粉体;燃烧法所用前驱体中存在的硝酸铵使体系流动性变差,搅拌蒸发时间明显短于Pechini法,得到湿的凝胶体不经干燥在较低点火温度下即可引发剧烈的燃烧反应,由反应自身放热维持反应进行,直接合成出所需要的铬酸镧粉体。用NEXUS470型FT-IR红外光谱仪分析干凝胶结构,用NetzschDSC-404高温差示扫描量热计和TG-40失重分析仪分析凝胶的