專利名稱：一種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)功能材料制備エ藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料由于其具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì)，因此展現(xiàn)出許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，并且在航天、軍事、化學(xué)化工等領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。稀土離子具有獨(dú)特的4fn組態(tài)電子結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出優(yōu)異的光、電、磁等性能，因此與其相關(guān)的稀土化合物在軍事、催化、儲(chǔ)能材料、磁性材料及發(fā)光材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。另外，我國(guó)是稀土資源大國(guó)，研究和制備稀土及稀土化合物納米材料對(duì)我國(guó)稀土資源的深化利用和拓展其新的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的制備稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米材料的方法有共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法等。但是這些傳統(tǒng)方法通常需要復(fù)雜的操作過(guò)程、特殊的反應(yīng)設(shè)備、較長(zhǎng)的反應(yīng)周期，因此比較耗時(shí)、耗能。另外這些方法并不是通用的方法，只是對(duì)ー些化合物有效。這也限制了它們的利用。熔鹽法是利用熔點(diǎn)較低的鹽類在其熔點(diǎn)下熔化形成極性溶剤，從而使得反應(yīng)物能夠在其環(huán)境下溶解，從而使得陰陽(yáng)離子自由組合形成目標(biāo)化合物。該方法具有快速、簡(jiǎn)便、高效及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，且能夠通用。但是，到目前為止，有關(guān)熔鹽法制備稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的文獻(xiàn)及專利還未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種利用熔鹽法合成稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的方法。本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是一種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，采用熔鹽法，其エ藝步驟如下a.備料按照所制備化合物的化學(xué)計(jì)量比稱取金屬硝酸鹽和可溶性酸或可溶性酸根鹽，所述熔鹽物質(zhì)的量與反應(yīng)物物質(zhì)的量的比為15 1。其中，按照所制備化合物的化學(xué)計(jì)量比稱取金屬硝酸鹽和可溶性酸或可溶性酸根鹽是指按照所制備目標(biāo)化合物的化學(xué)組成稱取反應(yīng)原料。b.煅燒將稱取的反應(yīng)原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后轉(zhuǎn)入剛玉坩堝，井置于馬弗爐中于300 500°C反應(yīng)Ih。C.后處理待坩堝冷卻至室溫后，向坩堝中加入去離子水使進(jìn)行熔鹽反應(yīng)后的產(chǎn)物溶解，將其進(jìn)行離心分離、將分離獲得的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥，即得稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子。所述的金屬硝酸鹽為稀土金屬硝酸鹽或堿土金屬硝酸鹽，其中，稀土金屬硝酸鹽為L(zhǎng)n(NO3)3 · 6H20, Ln = La Lu的鑭系元素、Y、Sc、In ；堿土金屬硝酸鹽為 Ca (NO3) 2 · 4H20、Ba (NO3) 2、Sr (NO3)20所述的可溶性酸根鹽為可溶性鎢酸鈉、鉬酸鈉、鎢酸銨、鉬酸銨、原釩酸鈉或磷酸銨；所述的可溶性酸為硼酸。所述的熔鹽為硝酸鈉、硝酸鋰或硝酸鉀或其中兩種或兩種以上混合物，其中優(yōu)選硝酸鈉與硝酸鉀的摩爾比為2 1。以上技術(shù)方案中優(yōu)選煅燒步驟中的反應(yīng)溫度為350°C。利用上述方法制備的稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子可為NaLn (Mo04)2、 NaLn (WO4)2, LnBO3> LnPO4, LnVO4, M2P2O7, Ln2 (MoO4) 3 或 Ln2 (WO4) 3，其中 Ln = La Lu 的鑭系兀索、Sc、Y、In ；M = Ca、Ba、Sr。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明的合成稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的方法不需要特殊的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及苛刻的反應(yīng)條件，因而具有快速、簡(jiǎn)便、高效及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。(2)本發(fā)明的方法制備出來(lái)的產(chǎn)物形貌規(guī)則、粒徑分布均勻，可以廣泛用于發(fā)光、 催化等領(lǐng)域。


本發(fā)明附圖4幅， 圖1為實(shí)施例2制備的NaY (MoO4) 2的XRD圖；圖2為實(shí)施例2制備的NaY (MoO4) 2的SEM圖；圖3為實(shí)施例6制備的Qi2P2O7的XRD圖；圖4為實(shí)施例6制備的fe2P207的SEM圖。
具體實(shí)施例方式下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1將稱量好的0. 4331g La(NO3)3 · 6Η20，0· 4299g Na2MoO4 · 2Η20，2· 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥乩即得到最終產(chǎn)物NaLa(MoO4)2納米粒子。實(shí)施例2將稱量好的0. 3831g Y(NO3)3 · 6H20,1. 3195g Na2WO4 · 2Η20，2· 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物NaY(WO4)2納米粒子。圖1為制備的NaY(MoO4)2的 XRD圖，圖2為制備的NaY(MoO4)2的SEM圖，由圖可以看出制備樣品的平均粒徑約為50nm。實(shí)施例3將稱量好的0. 4691g Lu(NO3)3 · 6Η20，0· 0742g H3BO3,2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物L(fēng)uBO3納米粒子。實(shí)施例4將稱量好的0.3391g Sc (NO3) 3 · 6H20，0. 2031g (NH4) 3P04，2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物ScPO4納米粒子。實(shí)施例5將稱量好的0. 4090g In (NO3) 3 · 6H20,0. 4002g Na3VO4 · 12H20, 2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物InV04。實(shí)施例6將稱量好的0.2361g Ca (NO3) 2 · 4H20，0. 2031g (NH4) 3P04，2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥Mi即得到最終產(chǎn)物Qi2P2O7納米粒子。圖3為制備的Qi2P2O7的XRD圖；圖 4為制備的Cii2P2O7的SEM圖，由圖中可以看出制備樣品的平均粒徑約為80nm。實(shí)施例7將稱量好的0. 4514g Gd (NO3) 3 · 6H20,0. 2657g (NH4) 6Mo7024 · 4H20, 2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物Gd2 (MoO4) 3納米粒子。實(shí)施例8將稱量好的0.4614g Er(NO3)3 · 6Η20，0· 3740g (NH4) 2W04 · 5H20，2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于瑪瑙研缽中研磨30min使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入50mL剛玉坩堝中并置于馬弗爐中于350°C恒溫lh。待坩堝自發(fā)冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌、離心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最終產(chǎn)物Er2 (WO4) 3納米粒子。
權(quán)利要求
1.一種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在于所述的制備方法為熔鹽法，其エ藝步驟如下a.備料按照所制備化合物的化學(xué)計(jì)量比稱取金屬硝酸鹽和可溶性酸或可溶性酸根鹽，并稱取熔鹽。b.煅燒將稱取的反應(yīng)原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后轉(zhuǎn)入剛玉坩堝，并置于馬弗爐中于300 500°C反應(yīng)lh。c.后處理待坩堝冷卻至室溫后，向坩堝中加入去離子水使進(jìn)行熔鹽反應(yīng)后的產(chǎn)物溶解，將其進(jìn)行離心分離、將分離獲得的產(chǎn)物進(jìn)行洗滌和干燥，即得稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在干所述熔鹽物質(zhì)的量與反應(yīng)物物質(zhì)的量的比為15 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在于所述的熔鹽為硝酸鈉、硝酸鋰或硝酸鉀或其中兩種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在干所述的熔鹽為硝酸鈉與硝酸鉀的混合物，其中，硝酸鈉與硝酸鉀的摩爾比為2 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在于步驟b中的反應(yīng)溫度為350°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在干所述的金屬硝酸鹽為稀土金屬硝酸鹽或堿土金屬硝酸鹽，其中，所述稀土金屬硝酸鹽為L(zhǎng)n(NO3)3 · 6H20，其中，Ln = La Lu的鑭系元素、Y、Sc、In ；所述的堿土金屬硝酸鹽為 Ca (NO3) 2 · 4H20、Ba (NO3) 2 或 Sr (NO3)20
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，其特征在于所述的可溶性酸為硼酸；所述的可溶性酸根鹽為可溶性鎢酸鈉、鉬酸鈉、鎢酸銨、鉬酸銨、硼酸、原釩酸鈉或磷酸銨。
8.—種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子，其特征在于所述的納米粒子是采用如權(quán)利要求1所述的方法制備的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子，其特征在于所述的納米粒子為 NaLn (MoO4)2^NaLn (WO4)2、LnB03、LnP04、LnVO4,M2P2O7,Ln2 (MoO4) 3 或 Ln2 (WO4) 3， 其中，Ln = La Lu 的鑭系元素、Sc、Y、In ；M = Ca、Ba、Sr。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子的制備方法，屬于無(wú)機(jī)功能材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用熔鹽法合成稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子，包含備料，煅燒，后處理的步驟。利用該方法合成稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子具有快速、簡(jiǎn)便、高效及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備的稀土及堿土金屬含氧酸鹽納米粒子形貌規(guī)則、粒徑分布均勻，可以廣泛應(yīng)用于發(fā)光、催化等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01G41/00GK102531060SQ20111044907
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者仲海洋, 孫佳石, 張金蘇, 李香萍, 田躍, 程麗紅, 陳寶玖 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)