CN101428857A - 一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法：分别称取锌源、钼源、形貌控制剂，置于带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，添加一定量的蒸馏水，封闭高压釜并将其置于烘箱中140～200℃加热2～12小时，反应结束后将高压釜梯度冷至室温后取出；将吸去上层清液的沉淀产物置于烧杯中，超声30分钟，静置0.5～2小时，离心分离，接着依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇分别清洗三次，即得本发明的产品，最后将产物保存于无水乙醇中。所得产品为板条(针状焦、颗粒)状的光、电性能优越的钼酸锌纳米材料。本发明原料易得、操作简单、成本低廉、绿色环保、仪器设备简便、反应条件温和、产物形貌及结构易控、易于工业化生产。

Description

一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法

技术领域

本发明涉及一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法。

背景技术

黑钼矿结构的钼酸锌由于其独特的理化特性、结构特性、闪烁体发光特性等而在光学、电子、生物、涂料、医药、建筑等行业具有广阔的应用前景。光电器件微型化的要求迫切需要获得丰富多彩、形貌各异、性能独特的钼酸锌材料，这同时使其合成制备更加困难。到目前为止，仅有极少的科学家们致力于钼酸锌粉体和晶体材料的制备及其性能研究。目前制备钼酸锌粉体及其晶体材料的方法有：高温高压反应法、固相反应法和沉淀法。

然而，上述前三种反应方法均不同程度存在反应温度高(>600℃)、生产成本高、产生有毒气体且产物形貌难以控制等问题，规模化生产十分困难。因此开发一种方便简单、成本低廉、绿色环保、反应条件温和、能规模生产钼酸锌材料的方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、绿色环保、反应条件温和、可规模化生产钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法。

本发明采用的技术方案

一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，包括下列步骤：

(1)分别称取锌源、钼源以及形貌控制剂，将其置入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，往高压釜中添加蒸馏水，使锌源和钼源的摩尔浓度分别为0.3～1.0mol/L、0.3～1.0mol/L，形貌控制剂浓度为0～7g/L，然后封闭高压釜并将其置于烘箱中140～200℃加热2～12小时，反应结束后将高压釜梯度冷至室温后取出；

其中锌选自可溶性的氯化锌、硝酸锌或醋酸锌中的一种，所述的钼源选自Na₂MoO₄、K₂MoO₄或H₂MoO₄中的一种。形貌控制剂为氨三乙酸、十六烷基-三甲基溴化铵、柠檬酸、多聚甲醛中的一种。

(2)将反应釜中的上层清液用胶头滴管吸出，下层沉淀置于烧杯中，用超声处理30分钟，静置0.5～2小时后，用高速离心机离心分离，转速控制为4000r/min，时间为10min；

(3)将离心分离得到的沉淀产物依次用蒸馏水、丙酮和无水乙醇分别清洗三次，即可获得本发明的产品.

将产物保存在无水乙醇中。

在步骤(1)所述锌盐和钼源中：加入0.2g氨三乙酸、十六烷基-三甲基溴化铵、柠檬酸、多聚甲醛均可诱导合成不同形貌的终产物钼酸锌材料，且产物的荧光峰发生蓝移。

加入0.2g柠檬酸可得到长8μm、宽600nm的针状焦状终产物钼酸锌，且产物的荧光峰发生蓝移；

加入0.2g氨三乙酸可得到长4μm、宽500nm、高200nm的长板条状终产物钼酸锌，且产物的荧光峰发生蓝移；

加入0.2g十六烷基-三甲基溴化铵可得到长1.5μm、宽800nm、高200nm的宽板条状终产物钼酸锌，且产物的荧光峰发生蓝移；

加入0.2g多聚甲醛可得到尺寸为80nm的颗粒状终产物钼酸锌，且产物的荧光峰发生明显蓝移。

用扫描射电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)对本发明所得产物的形貌和结构进行了表征。

发明的有益效果，本发明的优点如下：

本发明是一种通过在水热合成体系中引入形貌控制剂诱导合成钼酸锌材料。作为一种有效的材料合成方法，水热法与传统的溶胶凝胶法等其它湿化学方法的主要区别在于温度和压力。该方法是在特制的密闭反应器(高压釜)中，通过加热方式使水溶液反应体系产生一个中温(100～300℃)、高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法，可合成产率高达90％且具有不同形貌的ZnMoO₄材料。本发明制备的钼酸锌纳米材料具有良好的光、电等性能，吸收峰蓝移、荧光增强。

本反应体系中，单纯的水热体系仅可获得单一尺寸和形貌的产物，但是通过引入形貌控制剂却能获得多种形貌各异的产物。本发明选择锌盐与钼源在水热密闭容器中反应，添加形貌控制剂诱导产物的形貌，获得了形形色色的钼酸锌材料。在该反应体系中，可以通过控制反应物的种类和浓度、形貌控制剂引入等来调控产物尺寸和形貌及晶体结晶度。

本发明原料易得，成本低廉，操作简单，仪器设备简便，产物形貌及结构易控，纯度高，处理方便，易于工业化生产。

附图说明

图1，是实施例1产物的扫描电子显微镜(SEM)图；

图2，是实施例1产物的X射线粉末衍射(XRD)图；

图3，是实施例1产物的荧光光谱图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。

所用分析仪器：扫描电子显微镜，X-射线衍射仪，荧光分光光度计。

实施例1

(1)分别称取0.010mol的氯化锌和钼酸钾、0.2g柠檬酸将其置入到带有聚四氟乙烯内衬、容积为45mL的高压釜中，往高压釜中添加30mL蒸馏水，然后封闭高压釜并将其置于烘箱中160℃加热6小时，反应结束后将高压釜梯度冷至室温后取出；

(2)将反应釜中的上层清液用胶头滴管吸出，下层沉淀置于烧杯中，用超声处理30分钟，静置0.5小时后，用高速离心机离心分离，转速控制为4000r/min，时间为10min；

(3)将离心分离得到的沉淀产物依次用蒸馏水、丙酮和无水乙醇分别清洗三次，即可获得本发明的产品，最后将产物保存在无水乙醇中。分别用扫描电子显微镜和X射线粉末衍射仪对产物的形貌和结构进行表征，从图1中可见，SEM表明产物为长8μm、宽600nm的钼酸锌针状焦，从图2中可见，XRD结果表明产物纯净，与多晶衍射数据库(JCPDS卡片)一致。从图3中可见，荧光光谱分析结果表明，产物具有光致发光性能，且发射峰出现蓝移。

实施例2

分别称取0.020mol硫酸锌和钼酸钾、0.2g十六烷基-三甲基溴化铵，然后将其转移到45mL带聚四氟乙烯内衬的高压釜中，于140℃加热12小时，静置时间为2小时。其他条件和步骤与实施例1完全相同，得到的产物为长1.5μm、宽800nm、高200nm的钼酸锌宽板条，产物的晶系与实施例1相同。

实施例3

分别称取0.030mol硝酸锌和钼酸钠、0.2g氨三乙酸，其他条件和步骤与实施例1完全相同，得到的产物为长4μm、宽500nm、高200nm的ZnMoO₄长板条，产物的晶系与实施例1相同。产物纯度高，结晶度及光学性能良好。与实施例1相比，荧光峰的蓝移程度较大。

实施例4

分别称取0.010mol醋酸锌和钼酸钠、0.2g多聚甲醛于200℃加热4小时，其他条件和步骤与实施例1完全相同，得到的产物为80尺寸为50nm的钼酸锌纳米颗粒，产物的晶系与实施例1相同。产物纯度高，结晶度及光学性能基本与实施例1相似。

实施例5

分别称取0.010mol氯化锌和钼酸钠，其他条件和步骤与实施例1完全相同，得到的产物为80nm的钼酸锌纳米颗粒，产物的晶系与实施例1相同。产物纯度高，结晶度及光学性能基本与实施例1相似。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)分别称取锌源、钼源以及形貌控制剂，将其置入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，往高压釜中添加蒸馏水，使锌源和钼源的摩尔浓度分别为0.3～1.0mol/L、0.3～1.0mol/L，形貌控制剂浓度为0～7g/L，然后封闭高压釜并将其置于烘箱中140～200℃加热2～12小时，反应结束后将高压釜梯度冷至室温后取出；

其中锌源选自可溶性的氯化锌、硝酸锌或醋酸锌中的一种；钼源选自Na₂MoO₄、K₂MoO₄或H₂MoO₄中的一种；形貌控制剂为氨三乙酸、十六烷基-三甲基溴化铵、柠檬酸、多聚甲醛中的一种。

(2)将反应釜中的上层清液用胶头滴管吸出，下层沉淀置于烧杯中，用超声处理30分钟，静置0.5～2小时后，用高速离心机离心分离，转速控制为4000r/min，时间为10min；

(3)将离心分离得到的沉淀产物依次用蒸馏水、丙酮和无水乙醇分别清洗三次，即可获得本发明的产品。

2、根据权利要求1所述钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于：在诱导控制合成方法步骤(1)中加入0.2g柠檬酸，在步骤(3)可得到长8μm、宽600nm的钼酸锌针状焦。

3、根据权利要求1所述钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于：在诱导控制合成方法步骤(1)中加入0.2g十六烷基-三甲基溴化铵，在步骤(3)可得到长1.5μm、宽800nm、高200nm的钼酸锌宽板条。

4、根据权利要求1所述钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于：在诱导控制合成方法步骤(1)中加入0.2g氨三乙酸，在步骤(3)可得到长4μm、宽500nm、高200nm的钼酸锌长板条。

5、根据权利要求1所述钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于：在诱导控制合成方法步骤(1)中加入0.2g多聚甲醛，在步骤(3)可得到尺寸为80nm的钼酸锌颗粒。

6、如权利要求1所述的钼酸锌纳米材料的诱导控制合成方法，其特征在于步骤(3)所得到的钼酸锌材料的荧光峰发生蓝移。

Images