一种稀土材料微米管及其制备方法
【专利摘要】一种稀土材料微米管及其制备方法，采用静电纺丝法制备La2O2SO4:Ce3+微米管的前驱物，再通过高温处理得到终产物，既可以控制材料的形貌，又可以降低材料的团聚性，增大了材料的比表面积，对于拓宽稀土硫酸氧盐微米管的应用范围具有一定的意义。
【专利说明】
一种稀土材料微米管及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及新型材料领域，特别涉及一种稀土材料微米管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] S元素因其化合价的改变使其在催化，氧存储等领域具有重要的应用价值。 La2O2SO4因 S元素在La2〇2S〇4(+6)/La2〇2S(-2)存在化合价的变化，同时可释放出2mmol的〇2， 使La 2〇2S〇4在氧存储领域中具有重要的应用价值，具体过程如下，因此合成La2〇2S〇4成为人 们研究的热点。 I.a」0...S04 t; .+ 2.(? 目前，常用的稀土硫酸氧盐主要采用高温固相法获得。已报的方法有将稀土硫酸盐在 N2或空气中与900 °C下保温5h得到。也有将稀土硝酸盐，十二烷基磺酸钠，氨水和水的混合 物先于40°C搅拌lh，再在50°C下搅拌5h，收集沉淀，然后高温处理得到产物。其他关于形貌 可控和分散性好的稀土硫酸氧盐材料的报道还不多。
【发明内容】
[0003] 为解决现有的稀土硫酸氧盐材料块体大，形貌不易控制，材料团聚现象严重等问 题，本发明提供一种稀土硫酸氧盐微米管及其制备方法，即采用静电纺丝法制备前驱物，再 通过高温处理得到La 2O2SO4: Ce3+微米管，该方法既可以控制微米管的形貌，又可以降低材料 的团聚现象，同时，还提供了大的比表面积，对于扩宽稀土硫酸氧盐的应用具有重要的研究 意义。 本发明采用的技术解决方案是:先通过静电纺丝法制备前驱物，再通过高温处理得到 La2O2SO4Xe3+微米管，其通式为La2〇 2S〇4:Ce3+，其中La:Ce的比例为l_x:x，其中0<x彡0.2。 将总物质的量为〇.5mmol，物质的量比例为l-x:x，其中0<x彡0.2的的硝酸镧和硝酸 铈，与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乙醇与0.4-0.8g 水的混合溶液中，搅拌一定时间。将所得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压，以 25-40yL/h的流速进行静电纺丝，调节静电纺丝的针头到接收板的距离，空气的湿度控制在 60-80 %，温度控制在20-25 °C，收集静电纺丝所得纤维，在600-800 °C下条件下保温1.5-3h， 即得到终产物稀土硫酸氧盐微米管。 所述的搅拌时间大于48h。 所述的静电纺丝的针头到接收板的距离为20-30cm。 所述的600-800 °C下条件下保温时的升温速率为1-3 °C/h。 所述的硝酸镧为La(NO3)3 · 6H2〇,所述的硝酸铈为Ce(NO3)3 · 6H2〇。 所述的硫脲，聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均为分析纯级试剂，水为去离子水。 本发明的有益效果是:本发明提供了一种稀土材料微米管及其制备方法，采用静电纺 丝法制备的La2O2SO4Xe3+微米管的前驱物，再通过高温处理得到产物，既可以控制材料的形 貌，又可以降低材料的团聚性，增大了材料的比表面积，对于提高稀土硫酸氧盐微米管的应 用具有一定的意义。 【附图说明】 图1为本发明实例制得的La2〇2S〇4: Ce3+微米管的XRD图谱。 图2为本发明实例制得的La2O2SO4: Ce3+微米管的SEM照片。 图3为本发明实例制得的硝酸铈的加入量对产物形貌影响的SEM，其中图3a，图3b，图3c 中硝酸铈的加入量分别为〇%，10%，20%。 图4为本发明实例制得的La2〇2S〇4:Ce3+微米管的BET图谱。 【具体实施方式】 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。 实施例1 将总物质的量为0.5mmo 1的硝酸镧和硝酸铈，其中硝酸铈的加入量为0.0 5mmo 1，与 〇. 25g的硫脲和1.2g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.4g乙醇与0.4g水的混合溶液中，搅拌 5〇h。将所得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压，以25-40yL/h的流速进行静电 纺丝，调节静电纺丝的针头到接收板的距离为20cm，空气的湿度控制在60-80%，温度控制 在20-25°C，收集静电纺丝所得纤维，在600-800°C条件下保温1.5-3h，升温速率为l-3°C/h， 即得到终产物La 2O2SO4: Ce3+微米管。 实施例2 将总物质的量为〇. 5mmol的硝酸镧和硝酸铈，其中硝酸铈的加入量为0.1 mmol，与0.4g 的硫脲和0.5g的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到Ig乙醇与0.8g水的混合溶液中，搅拌50h。将所 得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压，以25-40yL/h的流速进行静电纺丝，调节 静电纺丝的针头到接收板的距离为30cm，空气的湿度控制在60-80%，温度控制在20-25°C， 收集静电纺丝所得纤维，在600-800°C条件下保温1.5-3h，升温速率为l-3°C/h，即得到终产 物 La2O2SOJCe3+微米管。 实施例3 将总物质的量为〇. 5_〇1的硝酸镧和硝酸铈，其中硝酸铈的加入量为0.15_〇1，与0.3g 的硫脲和Ig的聚乙烯吡咯烷酮一同加入到0.8g乙醇与0.6g水的混合溶液中，搅拌50h。将所 得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压电条件下，以25-40yL/h的流速进行静电纺 丝，调节静电纺丝的针头到接收板的距离为25cm，空气的湿度控制在60-80%，温度控制在 20-25°C，收集静电纺丝所得纤维，在600-800°C条件下保温1.5-3h，升温速率为l-3°C/h，即 得到终产物La 2O2SOJCe3+微米管。 通过XRD确定所得La2O2SO4: Ce3+微米管的相结构，通过SEM观察所得产物的形貌和Ce3+ 离子对产物形貌的影响，通过BET来观察产物的比表面积。 试验结果 由图1可以发现随着硝酸铈含量的增加，所制备的产物变成纯的La2O2SO4相，Ce 3+取代 La3+的位置。 由图2可以发现所制备的产物为微米管结构，微米管的直径在200nm左右，长度在几微 米。 由图3可以发现硝酸铈的加入量对所得产物的形貌具有一定的影响，随着硝酸铈的量 的增加，所得产物由微米带变成微米管。 由图4可以看出所得微米管具有较大的比表面积。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种稀土材料微米管，其特征在于，其通式为La202S〇4: Ce3+，其中La: Ce的比例为1-X: X，其中0<x彡0.2。2. 根据权利要求1所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，将总物质的量 为0.5mmol，物质的量比例为l-x:x，其中0<x彡0.2的硝酸镧和硝酸铈，与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乙醇与0.4-0.8g水的混合溶液中，搅拌一 定时间，将所得溶液置于5ml的注射器中，选用10-15kv的高压，以25-40yL/h的流速进行静 电纺丝，调节静电纺丝的针头到接收板的距离，空气的湿度控制在60-80%，温度控制在20-25 °C，收集静电纺丝所得纤维，在600-800 °C下条件下保温1.5-3h，即得到终产物稀土材料 微米管。3. 根据权利要求2所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，所述的搅拌时 间大于48h。4. 根据权利要求2所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，所述的静电纺 丝的针头到接收板的距离为20_30cm〇5. 根据权利要求2所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，所述的600-800 °C下条件下保温时的升温速率为1-3 °C /h。6. 根据权利要求1所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，所述的硝酸镧 为La(N03)3 · 6H20,所述的硝酸铈为Ce(N03)3 · 6H20。7. 根据权利要求1所述的一种稀土材料微米管的制备方法，其特征在于，所述的硫脲， 聚乙烯吡咯烷酮，乙醇均为分析纯级试剂，水为去离子水。
【文档编号】D01F6/56GK106006704SQ201610361496
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】杨梅, 薛裕华, 马金磊, 程如梅, 陈路呀, 齐蕾, 张立树, 吕秀娟, 赵长容, 刘红艳, 戴黎明
【申请人】温州医科大学