本發明屬于無機非金屬材料的制備技術領域，具體地說是涉及一種鉻鐵酸鑭納米材料的制備方法。

背景技術：

鈣鈦礦類型化合物的分子通式一般為ABO₃，這種一大類的化合物最早被發現在鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaTiO₃)化合物，因此而得名。因鈣鈦礦類化合物晶體結構上有許多特性，在凝聚態物理、磁性材料等領域研究非常廣泛。晶結構中的A位一般是稀土或堿土元素離子，B位為過渡元素離子，A位和B位也可以被半徑相近的其它金屬離子部分取代而保持其晶體結構基本不變。

鉻鐵酸鑭（LaFe_1/2Cr_1/2O₃）是一種重要的磁性鈣鈦礦型材料（A位置是La；B位置是Fe_1/2Cr_1/2）。鉻鐵酸鑭主要應用于光催化、離子傳感、磁阻材料、燃料電池等領域。鉻鐵酸鑭的結構也可以認為La₂FeCrO₆，由于其B位置上是Fe和Cr兩種離子半徑很相近的離子構成，其材料的性質與Fe和Cr兩種離子在晶體結構中的排布有很大關系。傳統的制備鉻鐵酸鑭納米材料的固相反應技術耗時較長且需要高溫條件，反應通常是在1100～1300°C下進行,從而限制了鉻鐵酸鑭納米材料的生產。

技術實現要素：

本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種工藝簡單，目的產物收率高，制備成本低，操作工藝簡單，分散性好的鉻鐵酸鑭納米材料的制備方法。本發明通過利用交聯劑，實現了低溫固相煅燒制取純相鉻鐵酸鑭納米材料的工藝過程。通過多組對比試驗，發現了交聯劑在反應中起著重要作用，利用其在反應中的熔化與燃燒放熱成功的生成了具有良好結晶度的鉻鐵酸鑭納米材料。本發明制備方法同樣可以應用于和鉻鐵酸鑭相似的其它功能材料的化學合成研究，且具有廣闊的應用前景。

為達到上述目的，本發明是這樣實現的。

一種鉻鐵酸鑭納米材料的制備方法，系將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸在水中充分溶解，在攪拌并加熱條件下進行交聯反應后，自然冷卻后放入研缽中研磨，接續高溫煅燒反應，溫度下降至室溫，即得到鉻鐵酸鑭納米材料。

作為一種優選方案，本發明所述的硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶12～120。

作為另一種優選方案，本發明所述的硝酸鑭的摩爾濃度為0.02～0.4 mol/L；所述的硝酸鐵的摩爾濃度為0.01～0.2 mol/L；所述的硝酸鉻的摩爾濃度為0.01～0.2 mol/L；所述的檸檬酸的摩爾濃度為0.12～2.4 mol/L。

進一步地，本發明所述的攪拌溶解的時間為30～60分鐘。

進一步地，本發明所述的交聯反應的攪拌速度為100～600 轉/分鐘，交聯反應的溫度為150～500 °C，交聯反應時間為1～10 h。

進一步地，所述的研缽中研磨的時間為1～3 h。

進一步地，所述的高溫煅燒反應的溫度在600～800 °C，升溫速率為5～20 °C/分鐘，反應時間為4～24 h。

與現有技術相比，本發明具有如下特點。

（1）鉻鐵酸鑭納米材料的制備工藝路線簡單，制備成本低，操作容易控制。在不高于800°C的條件下就可以制備出純相的鉻鐵酸鑭納米材料，并且生產效率較高，目的產物收率為99.5%～99.8%。

（2）目的產物鉻鐵酸鑭納米材料，其純度高（99.92％～99.98％），雜質含量低。

（3）目的產物鉻鐵酸鑭材料是納米尺度材料，其尺寸為30~50 nm，可滿足工業應用領域對鉻鐵酸鑭納米材料產品的要求。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。本發明的保護范圍不僅局限于下列內容的表述。

圖1為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的X射線衍射圖。

圖2為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的SEM圖。

圖3為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的SEM圖。

圖4為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的SEM圖。

圖5為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的SEM圖。

圖6為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料的SEM圖。

具體實施方式

本發明以硝酸鑭、硝酸鉻、硝酸鐵和檸檬酸為原料，原料按照一定的摩爾配比，在水中充分溶解，然后在攪拌并加熱條件下交聯反應后，在研缽中研磨，接續高溫煅燒反應，溫度下降至室溫，即得到鉭酸鑭粉體，其制備步驟是。

（1）將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸按照一定的摩爾比稱量后，放入在水中充分溶解，攪拌溶解的時間為30～60分鐘。

（2）將上述溶液，在攪拌速度為100～600 轉/分鐘，溫度為150～500 °C，交聯反應1～10 h。

（3）將上述的交聯反應后的產物放入研缽中研磨，研磨的時間為1～3 h。

（4）將上述的研磨后產物物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，煅燒反應，反應溫度600～800 °C，升溫速率為5～20 °C/分鐘，反應時間為4～24 h，即制得鉻鐵酸鑭納米材料。

參見圖1，本發明將制備所得的鉻鐵酸鑭納米材料進行XRD分析，其結果是，所得產品鉻鐵酸鑭納米材料XRD衍射花樣為典型的ABO₃鈣鈦礦型晶體衍射花樣，且結晶度很強。參見圖2～6所示，為本發明所制備的鉻鐵酸鑭納米材料進行的掃描電鏡（SEM）圖，所得產品鉻鐵酸鑭納米材料，納米粒子的尺寸為30~50 nm。

實施例1。

將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸準確稱量后放入水中充分攪拌溶解，攪拌時間30分鐘。上述硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶12。硝酸鑭的摩爾濃度為0.02 mol/L；硝酸鐵的摩爾濃度為0.01mol/L；硝酸鉻的摩爾濃度為0.01 mol/L；檸檬酸的摩爾濃度為0.12 mol/L。然后將該溶液，在攪拌速度為100 轉/分鐘，交聯反應的溫度為150 °C，交聯反應10 h，反應后，自然冷卻至室溫，放入研缽中研磨細致，研磨時間3 h。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，進行高溫煅燒，升溫速率為5 °C/分鐘，反應溫度800 °C，反應時間為4 h，冷卻后即得到鉻鐵酸鑭納米材料。其納米粒子的尺寸為30 nm，產品的收率為99.7%，產品純度為99.97%，雜質含量：碳小于0.03%。

實施例2。

將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸準確稱量后放入水中充分攪拌溶解，攪拌時間60分鐘。上述硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶12。硝酸鑭的摩爾濃度為0.20 mol/L；硝酸鐵的摩爾濃度為0.10mol/L；硝酸鉻的摩爾濃度為0.10 mol/L；檸檬酸的摩爾濃度為1.20 mol/L。然后將該溶液，在攪拌速度為600 轉/分鐘，交聯反應的溫度為500 °C，交聯反應1 h，反應后，自然冷卻至室溫，放入研缽中研磨細致，研磨時間1 h。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，進行高溫煅燒，升溫速率為10 °C/分鐘，反應溫度800 °C，反應時間為24 h，冷卻后即得到鉻鐵酸鑭納米材料。其納米粒子的尺寸為40 nm，產品的收率為99.6%，產品純度為99.93%，雜質含量：碳小于0.07%。

實施例3。

將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸準確稱量后放入水中充分攪拌溶解，攪拌時間50分鐘。上述硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶120。硝酸鑭的摩爾濃度為0.02 mol/L；硝酸鐵的摩爾濃度為0.01 mol/L；硝酸鉻的摩爾濃度為0.01 mol/L；檸檬酸的摩爾濃度為1.20 mol/L。然后將該溶液，在攪拌速度為100 轉/分鐘，交聯反應的溫度為350 °C，交聯反應5 h，反應后，自然冷卻至室溫，放入研缽中研磨細致，研磨時間2 h。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，進行高溫煅燒，升溫速率為20 °C/分鐘，反應溫度600 °C，反應時間為24 h，冷卻后即得到鉻鐵酸鑭納米材料。其納米粒子的尺寸為50 nm，產品的收率為99.5%，產品純度為99.92%，雜質含量：碳小于0.08%。

實施例4。

將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸準確稱量后放入水中充分攪拌溶解，攪拌時間40分鐘。上述硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶60。硝酸鑭的摩爾濃度為0.02 mol/L；硝酸鐵的摩爾濃度為0.01 mol/L；硝酸鉻的摩爾濃度為0.01 mol/L；檸檬酸的摩爾濃度為0.6 mol/L。然后將該溶液，在攪拌速度為300 轉/分鐘，交聯反應的溫度為400 °C，交聯反應10 h，反應后，自然冷卻至室溫，放入研缽中研磨細致，研磨時間2 h。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，進行高溫煅燒，升溫速率為10 °C/分鐘，反應溫度800 °C，反應時間為5 h，冷卻后即得到鉻鐵酸鑭納米材料。其納米粒子的尺寸為35 nm，產品的收率為99.6%，產品純度為99.95%，雜質含量：碳小于0.05%。

實施例5。

將硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸準確稱量后放入水中充分攪拌溶解，攪拌時間30分鐘。上述硝酸鑭、硝酸鐵、硝酸鉻和檸檬酸的摩爾比為2∶1∶1∶60。硝酸鑭的摩爾濃度為0.04 mol/L；硝酸鐵的摩爾濃度為0.02 mol/L；硝酸鉻的摩爾濃度為0.02 mol/L；檸檬酸的摩爾濃度為1.20 mol/L。然后將該溶液，在攪拌速度為300 轉/分鐘，交聯反應的溫度為250 °C，交聯反應8 h，反應后，自然冷卻至室溫，放入研缽中研磨細致，研磨時間2 h。將上述的混合物裝入坩堝中后放入箱式電阻爐中，進行高溫煅燒，升溫速率為10 °C/分鐘，高溫反應溫度700 °C，反應時間為9 h，冷卻后即得到鉻鐵酸鑭納米材料。其納米粒子的尺寸為45 nm，產品的收率為99.8%，產品純度為99.98%，雜質含量：碳小于0.02%。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。