[发明专利]一种镧基钙钛矿的绿色合成方法

说明书

本发明公开了一种镧基钙钛矿的绿色合成方法，先将植物质用水提取，制备植物质提取液；再在植物质提取液中加入硝酸镧及金属盐，搅拌溶解后，烘干，低温煅烧，即得镧基钙钛矿。本发明的合成方法原料含量丰富，廉价易得，易于再生，且工艺简单，操作方便，能在较低的煅烧温度(500℃)下得到纯相的钙钛矿型氧化物，有利于钙钛矿型氧化物的工业化生产。

技术领域

本发明属于钙钛矿型氧化物的制备技术领域，具体涉及一种镧基钙钛矿的绿色合成方法，以植物质为原料，在较低温度下煅烧，绿色合成镧基钙钛矿。

背景技术

钙钛矿型氧化物(通式为：ABO₃)是一类具有特殊结构和理化性质的复合氧化物，在催化、传感器、固体燃料电池等诸多领域有着广泛的应用和研究。尤其是在异相催化领域，钙钛矿型氧化物不仅具有“化学可裁剪性”，即：通过调控A位或者B位的元素组成，可调控其催化性能或者赋予其新的催化性能，而且廉价易得，有望成为替代铂族元素等贵金属催化剂的催化材料，具有良好的应用前景。研究表明，B位阳离子对钙钛矿型氧化物的电子结构具有重要的调控作用，进而影响钙钛矿型氧化物催化性能，而A位阳离子主要起到稳定结构的作用，对其催化活性的影响较小。镧基钙钛矿(LaMO₃)在不同类型的催化中表现出良好的性能，是常被研究的钙钛矿型氧化物之一。

与其它钙钛矿型氧化物的合成方法一致，LaMO₃常见的合成方法有：高温固相法、共沉淀法、络合法、溶胶-凝胶法、燃烧法、冷冻干燥法、喷雾干燥法、反应球磨法、模板法等。这些传统的合成方法主要存在着两方面的不足：一方面是合成纯相的LaMO₃所需的温度较高，如高温固相法所需温度一般在1000℃以上，液相法所需的温度一般在700℃以上；另一方面是合成LaMO₃的工艺较复杂，对设备要求较高，成本也比较高，如冷冻干燥法、喷雾干燥法、反应球磨法、模板法等。

已有研究人员从降低合成温度和简化制备工艺这两方面着手以克服合成LaMO₃存在的缺陷。有研究报道，以葡萄糖为辅助剂，采用静电纺丝法在较低温度(500℃)下煅烧得到了晶相较纯的钙钛矿型LaCoO₃，显著降低了钙钛矿型氧化物的合成温度，但静电纺丝法目前还存在着如效率较低、影响因素较多等问题，离工业化生产还有一定的距离。另有采用甘蔗渣与金属盐络合燃烧法制备钙钛矿结构LaCoO₃复合金属氧化物材料的报道，虽然能够简化合成工艺，降低制备成本，但该方法制备LaCoO₃的过程中还需要一个预分解(400℃，2h)的过程，且最终的煅烧温度为600～800℃，合成过程相对繁琐，且煅烧温度相对较高。

综上所述，虽然已有的研究在一定程度上克服了合成LaMO₃存在的不足，但寻求一种能在较低温度下绿色合成钙钛矿型氧化物的方法仍具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种镧基钙钛矿的绿色合成方法，为植物质提取液络合-低温煅烧法，通过树叶中的有效成分起到络合作用，能在较低的煅烧温度下(低至500℃)得到结晶度较高、晶相较纯的镧基钙钛矿(LaMO₃)。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种镧基钙钛矿的合成方法，包括：

1)植物质用水提取，制备成浓度为5～120g/L的植物质提取液；所述植物质指的是植物的各部位，例如可以为树叶等；

2)在步骤1)得到的植物质提取液中加入硝酸镧及金属M的盐，其中硝酸镧与金属盐的摩尔比为1:0.8～1.2，硝酸镧与植物质提取液的配方比例为0.01～0.15g:1mL，待硝酸镧与金属盐充分溶解后，在65～95℃烘干20～50h，然后进行煅烧，煅烧时以2～12℃/min的升温速率从室温升至450～900℃后恒温2～7h，煅烧结束后得到镧基钙钛矿LaMO₃。