專利名稱：八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法，采用微乳液為媒介，結(jié)合不同的熱處理方法，制備單晶鉬酸鎘八面體微粒。屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于無機材料的性能對其尺寸和形狀的獨特依賴性，在納米到微米尺度范圍內(nèi)控制合成無機晶體的形貌或其圖形化，已成為材料化學發(fā)展的一個重要方向。在過去的研究中，對于無機納(微)米晶體形貌的控制合成大多集中在一維或二維尺度范圍內(nèi)，如納米線、納米管、納米帶、納米片等。而近年來，三維尺度的納(微)米晶體也越來越受到廣泛的重視，如納米微球、納米樹枝等。其中，多面體形狀的納(微)米晶體的制備成為三維尺度內(nèi)的研究熱點。一系列的合成方法已經(jīng)成功用于制備多面體形狀的納(微)米晶體，可分為無模板法和模板法。晶體本身的生長習性對于其最終形成多面體形貌起著至關(guān)重要的作用。在無模板法中，無機材料本身的各向生長異性和在溶液中較高的化學勢是形成多面體的兩個主要驅(qū)動力。而在一定條件下利用保護劑或模板來限制晶體的生長習性，控制合成晶體的模板法則更為普遍，例如用乙二醇作保護劑得到納米銀的立方體，用聚乙二醇作保護劑得到氧化亞銅的八面體等。
鉬酸鎘作為白鎢礦結(jié)構(gòu)的鉬酸鹽，由于其特殊的化學和結(jié)構(gòu)性能而受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)制備鉬酸鎘的方法如高溫固相法或表面活性劑作軟模板的液相法，所制得的粒子形狀不規(guī)則，且分布不均勻。常規(guī)的微乳液方法，利用微乳液滴作微反應(yīng)器，通過液滴間的碰撞實現(xiàn)物質(zhì)交換。這一過程受到反應(yīng)物的限制，通常只能選用室溫下可發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，而且由于液滴間的碰撞交換速度有限，整個反應(yīng)需較長的時間。研究表明，微乳液結(jié)合熱處理手段的微乳液媒介法是一種高效易行的方法。利用微乳液作為反應(yīng)媒介，控制晶核的形成；利用乳液中的表面活性劑在晶核表面的選擇性吸附，控制晶體的形狀；結(jié)合一定的熱處理方法，提高晶體的結(jié)晶性。不僅提高了反應(yīng)速度，而且使得在常溫無法進行的反應(yīng)得以實現(xiàn)。目前對微乳液采用的熱處理方法局限在水熱處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法，工藝簡單，成本低廉，得到的八面體鉬酸鎘晶體尺寸分布均勻。
為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用微乳液為媒介制備鉬酸鎘八面體，首先分別將等量的、相同濃度的鎘鹽水溶液和鉬酸鈉水溶液按比例分別與正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)配制成透明的微乳液，然后將兩種微乳液混合，采用一定的加熱手段進行熱處理，即可獲得八面體形狀的鉬酸鎘晶體。不同的熱處理方法所制得的鉬酸鎘八面體粒子的粒徑并不相同，約200-1000nm。
本發(fā)明的方法包括以下具體步驟1、鎘離子微乳液的配制首先在錐形瓶中依次加入正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，然后在磁力攪拌下加入鎘鹽水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鎘離子微乳液。其中CTAB的濃度為0.35-0.45mol·l-1，正丁醇與CTAB的摩爾比為4.0-4.2，鎘鹽水溶液中水的摩爾數(shù)與CTAB摩爾數(shù)之比為18-22，其余為正辛烷；所述鎘鹽水溶液濃度0.5-0.6mol·l-1。
2、鉬酸根離子微乳液的配制按照步驟1，以相同濃度、等體積的鉬酸鈉水溶液替代鎘鹽水溶液，其余成分與鎘離子微乳液組成相同，得到鉬酸根離子微乳液。
本發(fā)明所說的鎘鹽為氯化鎘、硝酸鎘。
3、八面體鉬酸鎘晶體的合成將上述獲得的鎘離子微乳液和鉬酸根離子微乳液，在30-40℃范圍內(nèi)迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到透明混合液，然后再對透明混合液進行熱處理，處理后，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得具有八面體形狀的鉬酸鎘晶體。
本發(fā)明所述的熱處理方法為水熱處理、超聲處理或微波處理。其中，水熱處理含聚四氟乙烯內(nèi)膽的不銹鋼水熱釜，反應(yīng)溫度120～160℃，反應(yīng)時間10～12小時；超聲處理超聲頻率20-25kHz，超聲功率500～800W，超聲時間1～60分鐘，超聲方式間隔5秒，工作5秒；微波處理微波頻率2.45GHz，微波功率600～1000W，微波輻照時間10～100分鐘，輻照方式連續(xù)輻照，有回流裝置。
本發(fā)明采用不同的熱處理方法，一方面可以提高產(chǎn)物的結(jié)晶速度，另一方面可以控制產(chǎn)物粒徑，操作步驟簡單，成本低，反應(yīng)速度快，可重復(fù)性好。本發(fā)明采用了微乳液為媒介，避免了反應(yīng)初期大塊晶體的迅速生成，使得八面體鉬酸鎘晶體尺寸可控，且分布均勻。


圖1為本發(fā)明實施例1所得到的八面體鉬酸鎘晶體的X-射線衍射圖。(實施例1-3具有相同的X-射線衍射圖)圖2為本發(fā)明實施例1所得到的八面體鉬酸鎘晶體的場發(fā)射掃描電鏡照片、透射電鏡照片和選區(qū)電子衍射圖。
圖3為本發(fā)明實施例2所得到的八面體鉬酸鎘晶體的透射電鏡照片。
圖4為本發(fā)明實施例3所得到的八面體鉬酸鎘晶體的透射電鏡照片。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例11)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·l-1氯化鎘水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鎘離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·1-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有氯化鎘和鉬酸鈉的微乳液在30℃內(nèi)，迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，移入水熱釜，120℃反應(yīng)12小時，自然冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得八面體鉬酸鎘晶體。
水熱處理所得到的八面體鉬酸鎘晶體的X-射線衍射圖，如圖1。由圖1可見所制備的材料為四方晶型鉬酸鎘。圖2是得到八面體形狀鉬酸鎘晶體的場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。選區(qū)電子衍射中規(guī)則排列的斑點表明八面體為單晶結(jié)構(gòu)。由圖可見，該八面體粒徑約為600-1000nm。
實施例21)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·l-1硝酸鎘水0溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鎘離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有硝酸鎘和鉬酸鈉的微乳液，30℃迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，超聲處理15分鐘(頻率20kHz，功率600W)。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得八面體鉬酸鎘晶體。
圖3是超聲處理所得到的八面體鉬酸鎘晶體的透射電鏡照片。由圖可見，該八面體粒徑約為200-300nm。
實施例31)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·l-1硝酸鎘水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鎘離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入7.27ml正辛烷、1.54ml正丁醇、1.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入1.48ml的0.5mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有硝酸鎘和鉬酸鈉的微乳液，30℃迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，微波回流處理60分鐘(頻率2.45GHz，功率800W)。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得八面體鉬酸鎘晶體。
圖4是微波處理所得到的八面體鉬酸鎘晶體的透射電鏡照片。由圖可見，該八面體粒徑約為400-600nm。
權(quán)利要求
1.一種八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)配制鎘離子微乳液在錐形瓶中依次加入正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨CTAB，磁力攪拌下加入鎘鹽水溶液，攪拌三十分鐘，形成均相透明的鎘離子微乳液；其中CTAB的濃度為0.35-0.45mol·l-1，正丁醇與CTAB的摩爾比為4.00-4.20，鎘鹽水溶液中水的摩爾數(shù)與CTAB摩爾數(shù)之比為18-22，其余為正辛烷；所述鎘鹽水溶液濃度0.5-0.6mol·l-1；2)配制鉬酸根離子微乳液按照步驟1)，以相同濃度、等體積的鉬酸鈉水溶液替代鎘鹽水溶液，其余成分與鎘離子微乳液組成相同，得到鉬酸根離子微乳液；3)合成八面體鉬酸鎘晶體將上述獲得的鎘離子微乳液和鉬酸根離子微乳液在20～35℃范圍內(nèi)迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到透明混合液，再對透明混合液進行熱處理，熱處理后用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即獲得具有八面體形狀的鉬酸鎘晶體；其中，所述的熱處理方法為水熱處理、超聲處理或微波處理；水熱處理的反應(yīng)溫度120～160℃，反應(yīng)時間10～12小時；超聲處理的超聲頻率20-25kHz，超聲功率500～800W，超聲時間1～60分鐘，超聲方式為間隔5秒，工作5秒；微波處理的微波頻率2.45GHz，微波功率600～1000W，微波輻照時間10～100分鐘，輻照方式為連續(xù)輻照，有回流裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法，其特征在于所述的鎘鹽為氯化鎘或硝酸鎘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種八面體形狀鉬酸鎘晶體的制備方法，采用微乳液為媒介結(jié)合不同的熱處理方法進行制備，首先分別將等量的、相同濃度的鎘鹽水溶液和鉬酸鈉水溶液按一定比例與正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)配制成透明的微乳液，然后將兩種微乳液在一定溫度范圍內(nèi)迅速混合，繼續(xù)攪拌1分鐘，用不同方法進行熱處理，熱處理方法可選擇水熱處理、超聲處理或微波處理。反應(yīng)結(jié)束后，即可獲得八面體鉬酸鎘晶體。本發(fā)明操作步驟簡單，成本低，反應(yīng)速度快，得到的八面體鉬酸鎘單晶尺寸可控，且分布均勻。
文檔編號C01G11/00GK1923704SQ20061011602
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者鞏強, 錢雪峰 申請人:上海交通大學