专利名称：一种水热合成法制备棒状Fe<sub>4</sub>(VO<sub>4</sub>)<sub>4</sub>·5H<sub>2</sub>O 微晶的方法
技术领域：
本发明涉及一种棒状Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的制备方法，特别涉及一种水热合成法制备棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶的方法。
背景技术：
过渡金属钒酸盐(AVO4)是在各种领域里有着潜在应用的一类材料。其中，FeVO4是一种高稳定性和选择性的催化剂，其许多应用中包括有机污染物的光催化降解、检测空气中微量H2S气体的气敏材料等其他应用。钒酸铁(FeVO4)及其掺杂改性光催化剂，在可见光下具有活性，便于回收，能重复利用，具有很好的应用前景，近年来受到许多研究者的关注。在钥;酸铁的制备及性能研究中，Masatoshi等(Masatoshi H, Mik a E, etal. Lithiation characteristics of FeV04[J]. Solid State ionics, 1997, 98:119-125.)采用高温固相法，以Fe2O3和V2O5为原料，混合研磨后，在200MPa下压片，再在在650°C的空气气氛中灼烧6h，制得了三斜型钒酸铁。高温固相法虽然简单，但所需反应温度较高，目标产物粒径大且纯度较低。王敏等(王敏，王里奥.液相沉淀法制备钒酸铁纳米光催化剂及其光催化性能研究[D].重庆大学博士学位论文，2009.)采用液相沉淀法，以硝酸铁和偏钥;酸为原料，η (V) /n (Fe)摩尔比为I: I,均匀混合后，生成沉淀,再在800°C煅烧4h,也制得了形貌不规则且的三斜型I凡酸铁。Melghit等(Masatoshi H, Mika E, Takashi M, etal. Lithiation characteristicsof FeVO4[J]. Solid State ionics, 1997, 98, 119-125.)以V2O5和Fe (NO3) 3 · 9H20为原料在低温常压下合成了单斜型钒酸铁FeVO4 · I. 5H20,其初始阶段为无定形态但长时间反应后生成结晶态。戴洪兴等(戴洪兴，蒋海燕等.制备三斜型FeV04微米粒子的水热法.2010)以九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)、偏钒酸铵(NH4VO3)和浓硝酸(HNO3)按照摩尔比为1: 1:10混合，180°C水热处理2h或6h，再在600°C热处理6h，分别制得了 FeVO4介孔微米棒和无空微米块。马华等(马华，陈军.高容量锂电池纳米电极材料合成表征与电化学性能研究[D].南开大学博士学位论文，2009.)以硝酸铁(Fe (NO3)3)和偏钒酸铵(NH4VO3)为原料，于180°C反应3h，得到FeVO4 · I. IH2O纳米棒。然后将所得产物在空气中于500°C处理24h后得到三斜结构的FeVO4。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单，成本较低，能够制备出棒状规则形貌，粒径较小，结晶性能较好的水热合成法制备棒状Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在40°C 80°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. lmol/L O. 4mol/L的黄色透明溶液A ；2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. lmol/L O. 4mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A B=1:0. 5-1. 5，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用3% 7%的稀氨水调节pH值至3 5，搅拌20min 40min，得黄色混合悬浊溶液C ；4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在40% 70% ;然后密封水热反应釜，将水热反应釜放入水热反应仪中于160°C 220°C反应24h 48h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在70°C 100°C下干燥，即得棒状Fe4 (VO4)4 · 5H20微晶。本发明的有益效果是提供的棒状Fe4 (VO4)4 · 5H20微晶合成方法操作方便、原料便宜目标产物形貌规则，粒径可控。此方法制备的Fe4(VO4)4 ·5Η20微晶的结晶度较好，形貌规贝U，在可见光范围内对光有较强的吸收能力，在可见光催化领域里有着潜在应用前景。
图I为实施例I制备的Fe4 (VO4) 4 · 5Η20微晶的SEM照片。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。实施例I :I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在50°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. 17mol/L的黄色透明溶液A ；2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. 17mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A B=1 :1，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用5%的稀氨水调节pH值至3，搅拌30min，得黄色混合悬浊溶液C ；4)将溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在50% ;然后密封水热反应釜,将水热反应釜放入水热反应仪中于200°C反应48h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在80°C下干燥，即得棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。从图I中可以看出，本实施例制备得到的棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶直径约为O. 5 μ m,长度约为5 μ m。实施例2:I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在40°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. lmol/L的黄色透明溶液A ;2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. 2mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A B=1 0. 5，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用3%的稀氨水调节pH值至5，搅拌20min，得黄色混合悬浊溶液C ；4)将溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在70% ;然后密封水热反应釜,将水热反应釜放入水热反应仪中于160°C反应48h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在70°C下干燥，即得棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。实施例3 I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在60°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. 2mol/L的黄色透明溶液A ；2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. lmol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A B=1 :1. 5，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用7%的稀氨水调节pH值至4. 5，搅拌35min，得黄色混合悬浊溶液C ；
4)将溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在40% ;然后密封水热反应釜,将水热反应釜放入水热反应仪中于220°C反应24h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在100°C下干燥，即得棒状Fe4(VO4)4 · 5H20微晶。实施例4 I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在80°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. 4mol/L的黄色透明溶液A ；2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. 3mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A :B=1 :0.8，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用6%的稀氨水调节pH值至3. 5，搅拌25min，得黄色混合悬浊溶液C ；4)将溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在60% ;然后密封水热反应釜,将水热反应釜放入水热反应仪中于180°C反应30h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在90°C下干燥，即得棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。实施例5 I)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在70°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为
O.3mol/L的黄色透明溶液A ；2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. 4mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照体积比A B=1 :1. 2，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用4%的稀氨水调节pH值至4，搅拌40min，得黄色混合悬浊溶液C ；4)将溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在70% ;然后密封水热反应釜,将水热反应釜放入水热反应仪中于200°C反应36h，待反应结束后自然冷却到室温；5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在80°C下干燥，即得棒状Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。
权利要求
1.一种水热合成法制备棒状Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的方法，其特征在于包括以下步骤 1)首先，将分析纯的偏钒酸铵(NH4VO3)在40°C 80°C溶入去离子水，得到NH4VO3浓度为O. lmol/L O. 4mol/L的黄色透明溶液A ； 2)其次，将分析纯的九水硝酸铁(Fe(NO3) 3 ·9Η20)溶于去离子水，得到Fe (NO3) 3浓度为O. lmol/L O. 4mol/L的橙色透明溶液B ； 3)按照体积比A5-1. 5，将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，用3% 7%的稀氨水调节pH值至3 5,搅拌20min 40min,得黄色混合悬浊溶液C ； 4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在40% 70%;然后密封水热反应釜，将水热反应釜放入水热反应仪中于160°C 220°C反应24h 48h，待反应结束后自然冷却到室·温； 5)打开水热反应釜，产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤3 5次，在70°C 100°C下干燥，即得棒状Fe4(VO4)4 · 5H20微晶。
全文摘要
一种水热合成法制备棒状Fe4(VO4)4·5H2O微晶的方法，首先，将偏钒酸铵溶入去离子水得溶液A；其次，将九水硝酸铁溶于去离子水得溶液B；将B溶液缓慢倒入A溶液中，均匀混合，持续搅拌待其冷却至室温，调节pH值至3～5得溶液C；将溶液C倒入水热反应釜中，然后密封水热反应釜，将水热反应釜放入水热反应仪中于160℃～220℃反应，待反应结束后自然冷却到室温；产物通过离心收集，然后采用去离子水、无水乙醇依次洗涤后干燥，即得棒状Fe4(VO4)4·5H2O微晶。本发明合成方法操作方便、原料便宜目标产物形貌规则，粒径可控。此方法制备的Fe4(VO4)4·5H2O微晶的结晶度较好，形貌规则，在可见光范围内对光有较强的吸收能力，在可见光催化领域里有着潜在应用前景。
文档编号C01G31/00GK102942221SQ201210458608
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者曹丽云, 李阿婷, 黄剑锋, 费杰 申请人:陕西科技大学