一種納米釩酸鑭空心微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)納米材料領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種納米銀酸鑭空心微球的水熱合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空心微球也稱(chēng)空心球殼材料，一般具有大內(nèi)部空腔，比表面積大、密度小、絕緣性和過(guò)濾性好，在納米化學(xué)反應(yīng)器、催化、生物醫(yī)藥、顏料、鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、氣體傳感器、污水處理、光電探測(cè)器、光子晶體、超極電容器等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。納米空心微球是一種兼具一般空心球和納米材料優(yōu)勢(shì)的新型結(jié)構(gòu)，其制備研究越來(lái)越受到人們的重視。
[0003]釩酸鑭是一種重要的稀土化合物，它在催化領(lǐng)域、發(fā)光材料、電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)等方面有著廣泛的應(yīng)用。納米釩酸鑭空心微球有希望表現(xiàn)出更加優(yōu)異、新穎的性能。水熱法及溶劑熱是合成空心微球的有效技術(shù)手段，本課題組已申請(qǐng)專(zhuān)利“一種球狀大孔二氧化硅殼材料及其制備方法”制備的二氧化娃球殼，其殼表面有一大孔，與本專(zhuān)利的銀酸鑭空心球殼有相似的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的在于提出一種新的、操作簡(jiǎn)單的納米釩酸鑭空心微球的水熱制備方法。
[0005]技術(shù)方案:
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種納米釩酸鑭空心微球的制備方法，其特征在于:該方法步驟如下:
(1)取硝酸鑭或氯化鑭溶液與Η)ΤΑ溶液在磁力攪拌下混合于燒杯中，然后加入偏釩酸銨或釩酸鈉溶液，再加入水和乙二醇混合溶液，整個(gè)過(guò)程在磁力攪拌下進(jìn)行；調(diào)節(jié)溶液PH值為3-4，制備水熱體系的初始溶液；初始溶液中La、V與EDTA摩爾比為1:1:1 ;
(2)初始溶液攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，水熱溫度在180-220°C之間，水熱時(shí)間為1_4天；
(3)水熱反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜中的混濁液靜置分離，分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌沉淀物，80°C下干燥12小時(shí)，得到納米釩酸鑭空心微球粉末。
[0006]水熱體系為水和乙二醇混合溶液，乙二醇與初始溶液總體積的比值為0.15-0.4。
[0007]采用順03或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3_4。
[0008]初始溶液中鑭元素、釩元素、EDTA的摩爾濃度均在0.0125-0.05 Mol/L。
[0009]所制備的釩酸鑭空心微球?yàn)閱涡毕嗪退姆较嗷煜嗷騿我凰姆较噔C酸鑭。
[0010]所制備的納米釩酸鑭空心微球表面具有納米結(jié)構(gòu)，微球直徑在2-4 μ m，球殼表面有一個(gè)大孔，孔徑在75-130 nm之間。
[0011]優(yōu)點(diǎn)及效果:
本發(fā)明所述水熱法制備的納米釩酸鑭空心微球具有以下特點(diǎn): (I)本發(fā)明方法一步水熱法納米釩酸鑭空心微球，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，無(wú)需煅燒去模板過(guò)程。
[0012](2)制備的納米釩酸鑭空心微球表面為納米顆粒和納米棒，且球殼表面具有一個(gè)規(guī)則或不規(guī)則的大孔，結(jié)構(gòu)新穎，在催化劑載體及生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0013](3)本方法可選擇性制備單斜相、四方相和混相的納米釩酸鑭空心微球。
[0014](4)所制備的納米釩酸鑭空心微球，是良好的熒光發(fā)光材料的基質(zhì)材料，Eu摻雜后的納米釩酸鑭空心微球顯示了良好的紅光發(fā)射性能。
[0015](5)本方法制備的納米釩酸鑭空心微球，與本課題組已申請(qǐng)專(zhuān)利“一種球狀大孔二氧化硅殼材料及其制備方法”制備的二氧化硅球殼，在形貌上有相似之處，球殼表面均可見(jiàn)一個(gè)大孔，可能由于兩種方法所采用的模板劑相似，本方法中起到模板作用的為m)TA和乙二醇。
[0016]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明在實(shí)施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的XRD譜圖，制備的釩酸鑭為四方相。
[0017]圖2為本發(fā)明在實(shí)施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡圖。
[0018]圖3為本發(fā)明在實(shí)施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜圖，在發(fā)射波長(zhǎng)612 nm下測(cè)試激發(fā)譜圖，在273nm紫外光激發(fā)下測(cè)試樣品的發(fā)射光譜圖。
[0019]圖4為本發(fā)明在實(shí)施例2的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的XRD譜圖，制備的釩酸鑭為單斜相和四方相混相。
[0020]圖5為本發(fā)明在實(shí)施例2的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡圖。
[0021]圖6為本發(fā)明在實(shí)施例3的工藝下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡照片。
[0022]圖7為本發(fā)明在實(shí)施例4的工藝下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡照片。
[0023]【具體實(shí)施方式】:
本發(fā)明采用水熱法制備了納米釩酸鑭空心微球，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備的納米釩酸鑭空心微球是良好的熒光發(fā)光材料的基質(zhì)材料，在催化、照明、生物標(biāo)記等領(lǐng)域中有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
[0024]本發(fā)明方法制備的納米釩酸鑭空心微球，未見(jiàn)報(bào)道，尚屬首創(chuàng)。
[0025](I)取硝酸鑭或氯化鑭溶液與EDTA溶液在磁力攪拌下混合于燒杯中，然后加入偏釩酸銨或釩酸鈉溶液，再加入水和乙二醇混合溶液，整個(gè)過(guò)程在磁力攪拌下進(jìn)行；采用HNO3或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3-4，制備水熱體系的初始溶液；初始溶液中La、V與EDTA摩爾比為 1:1:1。
[0026](2)初始溶液攪拌30 min后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，水熱溫度在180-220°C之間，水熱反應(yīng)釜填充度約為70%，水熱時(shí)間為1-4天。
[0027](3)水熱反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜中的混濁液靜置分離，分別用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌沉淀物，80°C下干燥12小時(shí)，得到納米釩酸鑭空心微球粉末。
[0028]水熱體系為水和乙二醇混合溶液，乙二醇與初始溶液總體積的比值為0.15-0.4。
[0029]初始溶液中鑭元素、釩元素、EDTA的摩爾濃度均在0.0125-0.05 Mol/L。
[0030]采用順03或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3_4。
[0031]所制備的釩酸鑭空心微球?yàn)閱涡毕嗪退姆较嗷煜嗷騿我凰姆较噔C酸鑭。
[0032]所制備的納米釩酸鑭空心微球表面具有納米結(jié)構(gòu)，微球直徑在2-4 μ m左右，球殼表面有一個(gè)大孔，孔徑在75-130 nm之間。
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
本發(fā)明的納米釩酸鑭空心微球的制備方法，實(shí)施例中采用的溶液濃度如下:濃度為0.2Mol/L La (NO3)3溶液或 LaCl 3溶液；0.2 Mol/L 的 EDTA 溶液；0.2 Mol/L NH4VO3或 Na3VO4S液;配制HNO3 (濃硝酸與水體積比1:1)、NaOH (IMol/L)調(diào)節(jié)溶液。
[0034]實(shí)施例1:
(I)分別取2 mL硝酸鑭溶液、2 mL EDTA溶液混合于25 mL燒杯中，攪拌20 min后，磁力攪拌下逐滴加入2 mL NH4VO3溶液，再加入6.6 m