纳米复合氧化物La_1-xBi_xCu_yMn_1-yO₃及其制备方法和应用的制作方法

专利名称：纳米复合氧化物La_1-xBi_xCu_yMn_1-yO₃及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米复合氧化物技术,尤其涉及的是纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3及其制备方法和应用。
背景技术：
纳米复合金属氧化物以其在催化反应中的良好表现已备受关注。钙钛矿型氧化物催化剂具有价格低廉、催化活性好和热稳定性高等特点，表现出巨大的应用前景，已成为实用催化剂的研究重点课题之一[卜6]。类钙钛矿型氧化物的制备方法大致可分为三种:气相法、固相法和液相法。其中液相法是目前采取的最普遍的方法。液相法(即湿化学法)制备钙钛矿型和类钙钛矿型氧化物，由于具备设备成本较低、产物比表面积较大、催化活性良好等优点，近年来成为研究热点。主要方法包括共沉淀法、溶胶凝胶法和水热合成法。水热(合成)法制备纳米粉体是在密闭反应容器里，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行合成反应，再经分离、洗涤和干燥得到最终产物。在水热反应过程中，金属离子以氢氧化物形式存在，在高温高压的环境下，氢氧化物在水中的溶解度大于相应的氧化物的溶解度，于是氢氧化物溶于水中，氧化物析出，从而大大降低反应难度。水热法的优点是不需要高温煅烧，产物直接为晶态。与其它方法相比，水热法可以通过对成核、生长和反应时间的调节，实现对粉体颗粒形貌、尺寸团聚的控制，制成纯度高、粒度分布窄、团聚程度轻，晶粒组分和形态可控、反应活性好的纳米粉体，且合成温度较低，是制备纳米粉体理想的合成方法。按反应和研究目的的不同，可分为:水热晶体生长(用来生长各种单晶)、水热反应(用来制备各种功能陶瓷粉体)、水热处理反应(完成某些有机反应或对一些危害人类生存环境的有机废弃物进行处理)、水热烧结反应(在相对较低的温度下完成对某些陶瓷材料的烧结)等[7]。按反应设备分类可分为:釜式间歇水热反应，以反应釜作为反应容器，间歇性投料和获取产品，非稳态。管式 连续水热反应，以金属列管作为反应容器，仪器控制连续投料并获取产品。按反应温度分类:中温中压:100-240°C，1 20MPa ;高温高压:大于240°C，大于20MPa。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3及其制备方法和应用本发明的技术方案如下:一种纳米复合氧化物 LahBixCUyMrVyOp x=0.25 I ;y=0 0.28。所述的纳米复合氧化物La^xBixCuyMrvyO3, x=0.5, y=0.28。所述的纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3的制备方法，包括以下步骤:称量La (NO3) 3.6H20、Bi (NO3)3.5H20、CuCl2.2H20、KMn04、MnCl2.4H20 药品原料于烧杯中，并搅拌10分钟至药品完全溶解均匀，再添加NaOH模板剂搅拌均匀调节溶液pH值为13，即为前躯体；将处理好的前躯体放入水热反应釜中，填充度为80%，保持180° C恒温反应24h，反应结束后冷却取出样品，离心分离，收集沉淀用去离子水和乙醇反复清洗产品，然后100° C烘4h，即可得到最终产品。所述的纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3作为光催化剂的应用。结果表明，本实验中所制备的纳米复合氧化物属层状钙钛矿结构，所有体系的颗粒平均粒径均达到nm级。同时，发现水热反应条件对所制备的材料有极大的影响，确定了合成该类材料的最佳模板剂为氢氧化钠、最佳反应温度为180°C，最佳反应时间为24小时、最佳PH值为13等反应条件。而在最佳反应条件下，掺入不同量的金属源对催化剂性能也有较大的影响。在一定范围内，La3+的加入可促进Bi3+的分散，维持催化剂的结构稳定性；而加入的Cu2+ (铜的加入量在整个复合氧化物分子式中的y=0 0.28)对催化剂的光催化性能有较大的影响，加入的Cu2+的比例越高，催化剂的催化性能越好。y=0.28时，在紫外光照射下，用催化剂为2g/L，降解甲基橙(20mg/L)达到96.4%时所需时间为60min ;而相同条件下，Y=O时，降解甲基橙达94.9%时需120min。


图1 为不同反应模板剂的 La。.75Bi0.25Cu0.2Mn0.803 的 XRD 图谱；a =NaOHb:K0Hc =NaOH+平平加 d:NaOH+CTABe:NaOH+SDS，符号说明:正方形(■) -La (OH)3、三角形(▼) -Bi2Mn4O10,圆形(.)-杂峰；图2 为不同反应温度的 Laa75Bia25Cua2Mna8O3 的 XRD 图谱，a:150° Cb:180° Ce:220。Cd:250° C ;符号说明:正方形(■)-La(OH)3、三角形(V)-Bi2Mn4Oici，圆形(.)-杂峰；图3 为不同反应时间的 Laa75Bitl 25Cuci 2Mnci 8O3 的 XRD 图谱；a:24hb:27hc:2Ihd:18h ;正方形(_)-La(0H)3、三角形(T)-Bi2Mn4Oltl，圆形(籲)-杂峰；图4 为不同的反应 pH 值的 Laa75Bia25Cua2Mna8O3 的 XRD 图谱；a:pH= 13b:pH=10c:pH=7 ;正方形(■ ) -La (OH) 3、三角形(▼ ) -Bi2Mn4O10 五角星(☆) -Na1.25CuBi2La0.7506 圆形(.)-杂峰；图 5 为 La1^xBixCu0.28Μη0 7203 (χ=0、0.25,0.5、1)的 XRD 图谱；a:X=lb:X=0.5c:X=0.25d:X=0 ;正方形(■ ) -La (OH) 3、三角形(▼ ) -Bi2Mn4O10 五角星(★) -CuBi2O4 ；圆形(.)-杂峰；图 6 为 Laci 5Bitl 5CuyMrvyO3 (y=0、0.2、0.28)XRD 图谱；a:y=0.28b:y=0.2c:y=0 ;正方形(■)-La(OH)3 三角形(V)-Bi2Mn4Oici 圆形(.)-杂峰；图7为在最佳反应条件下制备的Laa75Bia25Cua2Mna8O3的SEM图谱；图8为在最佳反应条件下制备的Laa5Bia5Cua28Mna72O3的SEM图谱；
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。1.1LahBixCuyMrvyO3 的制备

表ILahBixCuyMrvyO3 (χ=0.25 Iy=O 0.28)的制备条件
权利要求
1.一种纳米复合氧化物 LahBixCuyMrvyO3, x=0.25 I ;y=0 0.28。
2.根据权利要求1所述的纳米复合氧化物LahxBixCuyMrvyO3,x=0.5, y=0.28。
3.根据权利要求1或2所述的纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:称量 La (NO3)3.6H20、Bi (NO3)3.5H20、CuCl2.2H20、KMnO4、MnCl2.4H20药品原料于烧杯中，并搅拌10分钟至药品完全溶解均匀，再添加NaOH模板剂搅拌均匀，调节溶液pH值为13,即为前躯体；将处理好的前躯体放入水热反应爸中，填充度为80%,保持180° C恒温反应24h，反应结束后冷却取出样品，离心分离，收集沉淀用去离子水和乙醇反复清洗产品，然后100° C烘4h，即可得到最终产品。
4.根据权利要求1或 2所述的纳米复合氧化物LahBixCuyMrvyO3作为光催化剂的应用。
全文摘要
本发明公开了一种纳米复合氧化物La1-xBixCuyMn1-yO3及其制备方法和应用，纳米复合氧化物La1-xBixCuyMn1-yO3，其中x=0.25～1;y=0～0.28。制备方法包括以下步骤称量La(NO3)3·6H2O、Bi(NO3)3·5H2O、CuCl2·2H2O、KMnO4、MnCl2·4H2O药品原料于烧杯中，并搅拌10分钟至药品完全溶解均匀，再添加NaOH模板剂搅拌均匀调节溶液pH值为13，即为前躯体；将处理好的前躯体放入水热反应釜中，填充度为80%，保持180°C恒温反应24h，反应结束后冷却取出样品，离心分离，收集沉淀用去离子水和乙醇反复清洗产品，然后100°C烘4h，即得。
文档编号B82Y30/00GK103112900SQ201310072660
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者许雪棠, 李斌, 范闽光, 张飞跃, 李景林, 王德贵, 刘润霞, 范芳玲 申请人:广西大学