专利摘要

本发明涉及纳米粉体的制备技术，旨在提供一种La2(Sn1‑x/2Crx/2)2O7纳米粉体的制备方法。包括：将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成前驱体水溶液A；继续添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；继续加入凝胶促进剂，反应后形成湿凝胶C；经干燥、研磨、过筛后，再进一步煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1‑x/2Crx/2)2O7纳米粉体。相比于烧绿石结构的纯La2Sn2O7纳米粉体，本发明的La2(Sn1‑x/2Crx/2)2O7纳米粉体颗粒呈近球形状，尺寸为100‑150nm，载流子浓度和霍尔迁移率明显提升，表现出更优异的导电导热特性。

权利要求

1.一种La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶（2-x）∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x = 0.3～1；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为0.1mol/L的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:2~1:1.5计算；

（2）在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质量的比例为2～5%；

（3）在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在30～70℃下反应8～12h后形成湿凝胶C；

所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1；

（4）将湿凝胶C经80℃干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过筛后，再进一步煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体；

所述煅烧处理的温度为820～1020℃，时间为3～5h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，过筛是指过350目筛网。

说明书

技术领域

本发明涉及纳米粉体的制备技术，特别是一种新型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体及其制备方法，可应用于高性能传感器、MEMS、导电导热复合材料等领域。

背景技术

烧绿石型复合氧化物(Ln2Sn2O7)是一类具有催化性、离子导电性、铁电铁磁等多种物理化学性能的新型无机复合材料。由于其良好的高温稳定性、高的化学稳定性、高熔点、较高的离子电导率，使其在氢气、水蒸气传感器、氢氧燃料电池、导电合金、高温颜料以及发光基底材料等等方面有着广阔应用前景。然而传统烧绿石结构复合氧化物存在空穴/电子浓度低、迁移能力弱等问题，需要开发新型复合氧化物，以满足在高电导、高热导等高性能领域的应用。

基于B位掺杂理论及固溶强化机制，本发明提出遴选了过渡金属元素Cr作为B位掺杂组元，采用溶胶-凝胶法通过调控B位中Sn/Cr摩尔比，增加B位氧空穴缺陷浓度，提高氧空位迁移率，进而保证良好的导电导热特性；同时，通过B位中Cr的固溶掺杂调控，实现晶体结构发生晶格畸变，形成固溶强化型的La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7新型复合氧化物纳米粉体。经溶胶-凝胶工艺合成的La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体相比于纯La2Sn2O7表现出更高的载流子浓度、更高的迁移率，从而表现为更佳的导电导热、硬度、耐磨损等物理性能，可广泛应用于高性能传感器、MEMS、导电导热复合材料等领域，提升其综合性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体的制备方法。

为解决现有技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶(2-x)∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x＝0.3～1；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为 0.1mol/L的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:2～1:1.5计算；

(2)在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质的量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质的量的比例为2～5％；

(3)在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在30～70℃下反应8～12h后形成湿凝胶C；

(4)将湿凝胶C经干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过筛后，再进一步煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体。

本发明中，所述步骤(3)中，所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1。

本发明中，所述步骤(4)中，干燥处理的温度为80℃；所述煅烧处理的温度为820～1020℃，时间为3～5h，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体。

本发明中，所述步骤(4)中，过筛是指过350目筛网。

发明原理描述：

本发明基于B位掺杂理论和固溶强化理论，通过B位中过渡金属元素Cr的摩尔比例，调控B位氧空穴缺陷浓度，同时实现过渡金属Cr在La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7中的固溶强化，从而表现出更高的载流子浓度与更高的迁移率，进而获得高导电高导热的 La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

相比于烧绿石结构的纯La2Sn2O7纳米粉体，本发明的新型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体颗粒呈近球形状，尺寸为100-150nm，载流子浓度和霍尔迁移率明显提升，表现出更优异的导电导热特性。

具体实施方式

实施例1

(1)按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶(2-x)∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x＝0.3；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为0.1mol/L 的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:2计算；

(2)在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质的量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质的量的比例为2％；

(3)在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在50℃下反应10h后形成湿凝胶C；所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷(PEO)、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1。

(4)将湿凝胶C经80℃干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过350目筛网后，再进一步820℃、4h煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体，其载流子浓度和霍尔迁移率见表1。

实施例2

(1)按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶(2-x)∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x＝1；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为0.1mol/L 的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:1.75计算；

(2)在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质的量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质的量的比例为5％；

(3)在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在70℃下反应8h后形成湿凝胶C；所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷(PEO)、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1。

(4)将湿凝胶C经80℃干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过350目筛网后，再进一步1020℃、3h煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体，其载流子浓度和霍尔迁移率见表1。

实施例3

(1)按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶(2-x)∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x＝0.6；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为0.1mol/L 的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:1.5计算；

(2)在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质的量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质的量的比例为3.5％；

(3)在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在30℃下反应12h后形成湿凝胶C；所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷(PEO)、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1。

(4)将湿凝胶C经80℃干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过350目筛网后，再进一步920℃、5h煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体，其载流子浓度和霍尔迁移率见表1。

实施例4

(1)按照La、Sn、Cr的摩尔比为2∶(2-x)∶x取碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬，其中x＝0.85；将碳酸镧、锡酸钾、硝酸铬和碳酸钾溶于去离子水，配置成总浓度为0.1mol/L 的前驱体水溶液A；其中，碳酸钾的用量按K与La的摩尔比为1:2计算；

(2)在前驱体水溶液A中添加鞣酸与赖氨酸复合螯合剂，充分溶解并反应形成复合溶胶B；其中，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的摩尔比为2∶1，鞣酸与赖氨酸复合螯合剂的总物质的量占前驱体水溶液A中所有溶质的总物质的量的比例为4％；

(3)在复合溶胶B中加入凝胶促进剂，在60℃下反应11h后形成湿凝胶C；所述凝胶促进剂是由摩尔比为2∶5∶1的聚环氧乙烷(PEO)、甲酰胺和环氧丙烷在130℃条件下反应1.5h后获得的复合物；凝胶促进剂与复合溶胶B的摩尔比为3∶1。

(4)将湿凝胶C经80℃干燥处理后获得干凝胶D；干凝胶D经研磨、过350目筛网后，再进一步890℃、3.5h煅烧处理，获得固溶型La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体，其载流子浓度和霍尔迁移率见表1。

发明效果验证

1、取市售的La2Sn2O7粉体，作为对比实施例；

2、分别将市售样品、实施例1至4所得粉体作为测试样品，采用变温高磁场测试系统测试载流子浓度和霍尔迁移率，其测试结果如下：

表1 La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体载流子浓度、霍尔迁移率与现有技术对比

从上表中可以看出，本发明获得的La2(Sn1-x/2Crx/2)2O7纳米粉体相比于市售La2Sn2O7粉体表现出更高的载流子浓度和更高的霍尔迁移率，宏观上将表现为更佳的导电导热性能，可广泛应用于高性能传感器、MEMS、导电导热复合材料等领域，提升其综合性能。

一种La(SnCr)O纳米粉体的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。