一种麦穗状分级结构铁酸镧复合氧化物及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于无机功能材料技术领域，具体的说，涉及一种麦穗状分级结构铁酸镧复合氧化物及其制备方法与应用。


背景技术：

2.铁酸镧( lafeo
3 ) 是一种典型的钙钛矿( abo
3 )结构复合金属氧化物, 由于其结构稳定，具有独特的电、磁、催化和气敏性能，在电学、磁学和光催化等领域具有广泛的应用前景而成为国内外的研究热点。但其性质受其结构、尺寸、形貌影响很大，而这一特性最终取决于制备方法。对于 lafeo
3 纳米材料，目前研究人员主要通过水热法、溶胶凝胶法、超声化学法等，但是仍然存在着制备方法复杂、复合材料的分散性差、比表面小、吸附性能差、不易重复性等缺陷，限制了其在大规模工业生产中的应用。
3.另一方面，与块状材料相比，具有良好控制形态的分级结构材料，由于具有较大的比表面积、适当的孔径分布，以及众多的活性位点，具有优异的吸附、分离和催化性能，近年来受到了广泛关注。而对于分级结构的铁酸镧复合氧化物尚未见报导。因此，开发新型分级结构的铁酸镧复合材料，改善其制备技术，具有重要意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种麦穗状分级结构铁酸镧复合氧化物的制备方法与应用。在室温条件下，以硝酸镧盐和亚铁氰化钾为镧源和铁源，去离子水为溶剂，在常温常压下获得镧铁双金属配合物前驱体，然后在控温条件下烧结得到分级结构铁酸镧复合氧化物。该方法具有反应条件温和，所得复合材料具有麦穗状分级结构，而且工艺简单能耗低；本发明制备得到的铁酸镧复合氧化物具有较好的磁分离特性和吸附性能，可以用于光催化降解有机污染物和杀菌消毒等领域。
5.具体包括以下步骤：步骤1、将镧盐溶解在水中，配制成镧盐溶液；步骤2、在搅拌的条件下，逐滴加入亚铁氰化钾溶液，形成白色颗粒沉淀；静置10 min，沉淀经过离心分离去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次，烘干得到白色的前驱体；步骤3、将步骤2制备得到的白色配合物前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉进行煅烧，自然冷却后得到分级结构铁酸镧复合氧化物。
6.进一步地，所述的步骤1中的镧盐溶液浓度为0.01
‑
0.6 mol/l。
7.进一步地，所述的步骤1中的镧盐溶液为硝酸镧水溶液。
8.进一步地步骤2中的搅拌条件中的温度为20
‑
25℃，转速为350
‑
800r/min，烘干温度为40
‑
80℃。
9.进一步地步骤2中亚铁氰化钾溶液的浓度为0.5 mol/l，镧盐和亚铁氰化钾的摩尔比为1:5
‑
6:1。
10.进一步地步骤3中的煅烧温度为400
‑
800℃，煅烧时间为0.5
‑
5小时，升温速率为1
‑
5℃/min。
11.本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的分级结构铁酸镧复合氧化物用于四环素类兽药废水的光催化降解。
12.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：（1）本发明制备工艺简单，通过一步法得到前驱体，然后控温烧结得到产物。
13.（2）本发明制备方法为常压液相法，无需水热等复杂过程。
14.（3）本发明原料转化率以镧计可达95%以上。
15.（4）本发明制备得到的铁酸镧复合氧化物具有麦穗状分级结构，具有磁分离特性、优异的吸附和光催化降解性能。
16.附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明实施例1制备得到的麦穗状分级结构铁酸镧复合氧化物的xrd谱图。对比标准数据可以看出，复合材料为纯相的lafeo3复合氧化物。
18.图2是本发明实施例1制备得到的分级结构铁酸镧复合氧化物的sem照片，（a）局部放大照片，（b）整体形貌。可以看出，所得的lafeo3复合氧化物为纳米小颗粒聚集形成的具有麦穗状分级结构的铁酸镧氧化物。
19.图3位本发明所得铁酸镧悬浮液在磁铁作用下的实物照片，可以看出其具有较好的磁性，可以在磁场作用下很方便地从悬浮体系中分离出来。
20.图4是本发明实施例1制备得到的分级结构铁酸镧氧化物光催化降解四环素性能图。可以看出，该铁酸镧复合氧化物对四环素具有优异的吸附性能和光催化降解性能，在100分钟以内对20mg/l的四环素降解率可达91%，在该领域具有处于较高水平。
具体实施方式
21.以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本技术公开了一种分级结构铁酸镧复合氧化物及其制备方法与应用，包括以下步骤：步骤1、将硝酸镧溶解在水中，配制成镧盐溶液；步骤2、在搅拌的条件下，加入亚铁氰化钾溶液，形成白色颗粒沉淀；静置10 min，沉淀经过离心分离去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次，烘干得到白色的前驱体；步骤3、将步骤2制备得到的白色前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到分级结构铁酸镧复合氧化物。
22.在本制备方法中，亚铁氰化钾与镧离子形成配合物，经过奥斯特瓦尔德熟化，得到了分级结构微米颗粒。在高温煅烧过程中，配体分解，最终形成铁酸镧复合材料。
23.实施例1将硝酸镧溶解于20ml去离子水中，得到0.05mol/l硝酸镧溶液，在转速为220 r/min、温度为20 ℃的搅拌条件下，缓慢加入6ml 0.5mol/l的亚铁氰化钾溶液。沉淀经离心分
离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到白色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为5℃/min，500℃条件下保温2小时得到产物。所得产物的扫描电镜照片如图1所示，以及xrd谱图，如图2所示。用所制备的铁酸镧复合氧化物对四环素的吸附和光催化降解性能如图4所示，可以看出，铁酸镧复合氧化物具有优异的吸附性能，30分钟内吸附去除率达60%以上，在可见光条件下继续降解，100分钟后降解率达91%。
24.实施例2将硝酸镧溶解于10ml去离子水中，得到0.1mol/l硝酸镧溶液，在转速为200 r/min、温度为25 ℃的搅拌条件下，缓慢加入10ml 0.5 mol/l的亚铁氰化钾溶液。沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到白色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为5 ℃/min，600℃条件下保温0.5小时得到产物。
25.实施例3将硝酸镧溶解于10ml去离子水中，得到0.30mol/l硝酸镧溶液，在转速为520 r/min、温度为20 ℃的搅拌条件下，缓慢加入10ml 0.30mol/l的亚铁氰化钾溶液。沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到白色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为5 ℃/min，400℃条件下保温1小时得到产物。
26.实施例4将硝酸镧溶解于10ml去离子水中，得到0.6mol/l硝酸镧溶液，在转速为320 r/min、温度为20 ℃的搅拌条件下，缓慢加入2ml 0.5 mol/l的亚铁氰化钾溶液。沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，60℃烘干得到白色前驱体。将烘干的前驱体样品转移到坩埚中，用控温马弗炉高温烧结，升温速率为5 ℃/min，400℃条件下保温1小时得到产物。
27.上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。