[发明专利]一种铁酸钇粉的制备方法

说明书

本发明公开一种燃烧合成铁酸钇粉的制备方法，首先按摩尔比计算，即硝酸钇：硝酸铁=1‑1.5：1‑1.5比例将其溶入去离子水中，得到混合硝酸盐溶液；然后加入还原剂，得到的混合溶液控制温度为200‑600℃下进行燃烧合成反应5‑30分钟，自然冷却至室温，即得铁酸钇粉。该方法适用于离子掺杂的铁酸钇粉的制备。本发明的制备方法所得的铁酸钇粉疏松，易于处理；产物颗粒细小，纯度高；反应快速，效率高，设备、工艺简单。

技术领域

本发明属于无机非金属超细粉末制备领域，即涉及一种铁酸钇粉的制备方法，特别涉及一种燃烧合成铁酸钇粉的制备方法。

背景技术

稀土正铁氧体铁酸钇(YFeO3)呈正交钙钛矿结构，是一种稳定的半导体材料，带隙(Eg)约为2.58eV，研究揭示，YFeO3在蓝色激光二极管、电极材料、磁场传感器、磁光数据存储器件和光催化领域有重要的应用前景。离子掺杂可以改变铁酸钇性能，如掺镁和锌可以提高其气敏性、掺锰可以增强其多铁性、掺钆可以改变其磁性能。

要获得具有优越性能的晶体材料或陶瓷材料，粉体的合成是其中的关键步骤。目前，制备铁酸钇粉体主要采用固相法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶-自燃法合成。由于Y3FeO12在Y2O3-Fe2O3系统中的优先形成，所以合成单相YFeO3十分困难。

传统固相反应法往往难以获得高纯单相YFeO3，产物中经常会存在二元氧化物(如四氧化三铁)和Y3FeO12等杂相，此外该法还存在原料混合时间长、合成反应温度高以及产物粉体粒径和形貌难以控制等缺点，从而大大影响了材料的性能。化学共沉淀法虽然能制备出纯相粉体，但也需要在900℃下煅烧4小时，且粉体容易团聚，需要后期研磨处理。溶胶-凝胶-自燃法制备YFeO3是通过如下具体步骤实现的，先配制稀土金属的硝酸盐或氯化物的水溶液、硝酸铁或氯化铁水溶液、柠檬酸水溶液，随后将上述配制的水溶液混合，加热并搅拌，使它们形成溶胶-凝胶前驱体，之后再将得到的溶胶-凝胶前驱体置入550-650℃的加热炉中进行自燃合成，最后再将得到的自燃产物在600-800℃下煅烧2-4小时。溶胶-凝胶法的优点是参与反应的各组分的混合是在原子、分子级别上进行的，可以解决制备粉体配合料化学均匀性问题，从而使基体内结晶相和结晶相内其它添加剂均匀分布。与固相反应法相比，溶胶-凝胶方法合成的材料具有纯度高、成分分布均匀、颗粒小、粒径分布范围窄、分散性好等优点。其次采用溶胶-凝胶法合成的材料一般无需后续研磨，且合成温度比传统的高温固相合成方法要低。由此可见，溶胶-凝胶-自燃法具有制备工艺简单、无需特殊设备、可操控性强、产品纯度高等优点，但该法也存在所得的前驱体难以洗涤、且原料昂贵、成本较高、不适合产业化等问题。

综上所述，目前上述的各种制备YFeO3粉的方法都存在一些缺点，特别是在产物纯度、粉体团聚、工艺复杂性、产业化等方面存在一些问题，这些成为制备优质YFeO3材料及其应用的瓶颈。