凝膠-燃燒合成法制備納米LaMnO3的研究.pdf

1、納米LaMnO3具有許多獨(dú)特的物理、化學(xué)特性,在燃料電池、電解質(zhì)、催化劑等方面具有潛在的應(yīng)用前景。凝膠-燃燒合成是將濕化學(xué)法和傳統(tǒng)的燃燒合成技術(shù)結(jié)合起來,以制備超細(xì)甚至納米金屬氧化物的一種新工藝。因此,系統(tǒng)地開展各工藝參數(shù)對凝膠-燃燒合成過程及合成的納米LaMnO3特性的影響等方面的研究,對于進(jìn)一步認(rèn)識和完善凝膠-燃燒合成技術(shù),并促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展和納米LaMnO3的應(yīng)用,均具有重要的意義。
　　本文以納米LaMnO3為研究對象,采

2、用X射線衍射(XRD)、差熱分析(TG/DTA)、紅外光譜分析(FT-IR)以及掃描電鏡(SEM)等分析手段,系統(tǒng)研究了前驅(qū)體溶液中燃料的種類、硝酸鹽與燃料的摩爾比、前驅(qū)體溶液的pH值等工藝參數(shù),對凝膠的形成、燃燒過程及合成產(chǎn)物的晶粒尺寸、晶體結(jié)構(gòu)以及顆粒形貌和團(tuán)聚程度的影響,獲得了如下研究結(jié)果。
　　在常用的有機(jī)燃料(尿素、檸檬酸和甘氨酸)中,檸檬酸不僅可以與硝酸鹽形成凝膠,而且形成的凝膠可以順利發(fā)生燃燒合成反應(yīng),合成所需的La

3、MnO3材料。因此,在本實(shí)驗(yàn)條件下,可優(yōu)選檸檬酸為有機(jī)燃料(還原劑),硝酸鹽(硝酸鑭和硝酸錳)為氧化劑。
　　硝酸鹽和檸檬酸的摩爾比(M)明顯地影響凝膠的燃燒合成過程、合成產(chǎn)物的相組成和晶粒尺寸。隨著M從2:1轉(zhuǎn)變到1:3,凝膠的點(diǎn)燃溫度升高,燃燒速率下降,合成粉末的平均晶粒尺寸增加,晶體結(jié)構(gòu)從立方晶系向正交晶系(斜方晶系)轉(zhuǎn)變。綜合考慮硝酸鹽與檸檬酸的摩爾比對凝膠的形成、特性、燃燒過程及合成產(chǎn)物的特點(diǎn)等因素,可以將硝酸鹽與檸檬酸

4、的摩爾比優(yōu)化為1:1。
　　前驅(qū)體溶液的pH值對所形成凝膠的結(jié)構(gòu)、燃燒過程和合成產(chǎn)物的特性也有一定的影響。當(dāng)pH值比較高時(shí),凝膠中含有的NH4NO3在加熱過程中發(fā)生分解,釋放的大量氣體,使凝膠體現(xiàn)出蜂窩多孔的結(jié)構(gòu)特征。隨著pH值增加,凝膠的燃燒速率增加,燃燒更加迅速和劇烈,合成粉末的晶粒尺寸減小。
　　納米LaMnO3的凝膠-燃燒合成工藝可以優(yōu)化為:選擇檸檬酸為燃料,硝酸鹽與檸檬酸的摩爾比M=1:1,硝酸鹽與檸檬酸溶液的pH