[发明专利]一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种采用微波法合成钡钴铁铌氧化物材料的方法，应用于制备陶瓷透氧膜材料领域。

背景技术：

混合导体陶瓷透氧膜材料同时具有氧离子传导与电子传导的能力，其在高温下具有非常高的氧渗透能力，某些优化材料的氧渗透通量甚至可以与微孔膜的渗透通量相当。经济核算表明，采用混合导体透氧膜制氧有可能比传统的空分法节约近50％的费用。陶瓷透氧膜材料的研发是透氧膜研究的核心与热点。2006年日本学者Makoto等在ChemistryLetters(2006，35(12)：1326-1327)中发现Ba_1.0Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ用于甲烷部分氧化制合成气反应能够稳定操作300小时以上；透氧量大于20ml/(cm²min)。这是报导的透氧膜材料达到的最好水平。

目前在透氧膜材料的合成方面主要有以下工作：

Makoto等在Chemistry Letters，(2006，35(12)：1326-1327)中以BaCO₃、Co₃O₄(或Co₂O₃)Fe₂O₃和Nb₂O₅固体粉末为原料，采用高温固相法，经过长时间球磨混合，在高温(1150℃～1200℃)长时间(10～20小时)的煅烧以合成钙钛矿相的产物。高温固相合成法操作简单，易于推向工业化。但缺点也是显而易见的，如混合均匀度不够，扩散过程难以顺利进行，需要高温长时间的热处理，能耗高，最大的问题是合成纯立方相的温度与材料融化温度间隔较小，这给制膜工艺带来很大困难。

溶胶-凝胶液相合成法由于具有合成温度低、颗粒尺寸小、均一性好、比表面积大和结晶程度高等优点而成为当前的研究热点。但合成工艺复杂，需要添加大量有机物，反应不易控制，成本高，产量低。

Zhai等在Journal of Power Sources(2006，162，146～150)中采用微波合成法在1400℃保温9小时合成了La_0.8Sr_0.2Ga_0.83Mg_0.17O_2.815混合导体材料，所采用的原材料基本为氧化物。

发明内容：

本发明的目的在于采用微波合成技术，用低热固相配位法制备钡钴铁铌前驱体，解决高温固相合成Ba_1.0Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ材料过程中温度高，时间长，能耗高，合成纯立方相的温度与材料融化温度间隔较小的问题。

采用低热固相配位法制备钡钴铁铌氢氧化物前驱体，在制备前驱体时通过反应物中的结晶水在反应物表面形成液膜并使反应物溶解，溶解了的反应物在液膜中具有较快的传质速度，加快了反应速度。微量溶剂的存在不改变反应的方向和限度，只起到加速和降低反应温度的作用。这是因为微量溶剂不能将反应物完全溶剂化，因此溶液中溶剂的巨大影响不会在此出现。将低热固相配位法制备钡钴铁铌前驱体采用微波法合成Ba_1.0Co_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ粉体可以大大降低合成温度和缩短合成时间1。