一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法与流程

本发明涉及一种纳米材料，具体的说是一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法。

背景技术：
钨酸钙是一种非常重要的无机功能材料，具有白钨矿结构，钨酸钙由于其特殊的晶体结构及能带结构，可以被x射线和紫外光等激发而产生高效蓝光，因而在闪烁体、荧光、光电子显示器件、发光涂料、光纤器件、生物材料等领域都具有非常广泛的用途。众所周知，纳米材料的性能取决于纳米晶体的形貌和尺寸等因素，因而制备出具有特殊形貌的钨酸钙纳米晶体，在理论基础研究和实际应用方面都具有非常重要的意义。其中，一维纳米材料因具有较高的长径比和比表面积而往往表现出特别优异的物理化学性能，是近年来的研究热点之一。目前制备纳米线的常用方法为模板法。模板法通常需要借助氧化铝模板，具有成本高、操作复杂，并且只能得到多晶纳米线，不能得到单晶纳米线等缺点。

技术实现要素：
本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，制备出了结晶性好、纯度高、具有一维结构的钨酸钙线状纳米材料。一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为0.02~1.2mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.01~0.6mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，将丙酸钙沉淀浆料静置30-50分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为0.02~1.5mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为1%~3%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌30-50分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤5）中所述聚乙烯醇的质量浓度优选为2%。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为200-1000W，超声时间为30-90分钟。所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为80-150nm，长度约为1.0-1.5μm。有益效果是：1、本发明钨酸钙线状纳米材料的制备方法，具有操作简单、形貌可控、成本低廉等优点，易于工业化生产的优点，且本发明方法根据酸钙线状纳米材料的形状和结构而设计，其中必须先将丙酸水溶液和硝酸钙水溶液相混合，制得丙酸钙沉淀浆料作为反应先驱体，否则得不到钨酸钙线状纳米材料；必须要将钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液相混合，否则也制备不出该纳米材料。2、本发明所制备的钨酸钙线状纳米材料结晶性好、纯度高达99%以上，该材料为一维线状结构，长径比高，其中直径约为80-150nm，长度约为1.0-1.5μm；另外，其具有较大的比表面积，因而在闪烁体、荧光、光电子显示器件、发光涂料、光纤器件、生物材料等领域具有更加广泛的应用。附图说明图1是本发明实施例1所制备的钨酸钙线状纳米材料的XRD图谱；图2是本发明实施例1所制备的钨酸钙线状纳米材料的透射电镜(TEM)照片。具体实施方式以下通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为0.9mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.9mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，静置40分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为0.9mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为2%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌40分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为1000W，超声时间为30分钟。本实施例中所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为110-120nm，长度约为1.2-1.3μm，其XRD图谱见图1；透射电镜图见图2。实施例2一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为0.02mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.3mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，静置30分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为0.02mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为1%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌40分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为300W，超声时间为85分钟。本实施例中所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为80-150nm，长度约为1.0-1.5μm。实施例3一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为0.6mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.1mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，静置30分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为0.8mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为1%~3%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌50分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为200W，超声时间为90分钟。本实施例中所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为90-100nm，长度约为1.2-1.3μm。实施例4一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为1.1mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.5mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，静置52分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为1.3mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为2.8%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌45分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为800W，超声时间为50分钟。本实施例中所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为120-130nm，长度约为1.4-1.5μm。实施例5一种钨酸钙线状纳米材料的制备方法，包括如下步骤：1)将丙酸溶于去离子水，形成丙酸水溶液，调节丙酸水溶液中的丙酸的浓度为1.2mol/L，备用；2)将硝酸钙溶于去离子水，形成硝酸钙水溶液，调节硝酸钙水溶液中硝酸钙的浓度为0.6mol/L，备用；3)将步骤1)制得的丙酸水溶液和步骤2)制得的硝酸钙水溶液，按照混合后所得丙酸钙沉淀浆料中丙酸和硝酸钙的摩尔比为2:1的比例进行混合后，静置50分钟，备用；4)将钨酸钠溶于去离子水，形成钨酸钠水溶液，调节溶液中钨酸钠的浓度为1.5mol/L，备用；5)将聚乙烯醇溶于去离子水，形成聚乙烯醇水溶液，调节溶液中聚乙烯醇的质量浓度为3%，备用；6)按照钨酸钠水溶液和聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1的比例，将步骤4)制得的钨酸钠水溶液和步骤5)制得的聚乙烯醇水溶液进行混合，搅拌50分钟，备用；7)将步骤3)制得的丙酸钙沉淀浆料和步骤6)制得的钨酸钠和聚乙烯醇溶液，按照混合后所得混合溶液中钨酸钠和丙酸钙的摩尔比为1:1的比例进行混合，得到混合溶液；对混合溶液进行超声处理，得到反应产物，用蒸馏水反复洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到钨酸钙线状纳米材料。步骤6）所述超声处理，超声功率优选为1000W，超声时间为30分钟。本实施例中所制备的钨酸钙线状纳米材料，有一维线状结构，长径比高，其中直径约为140-150nm，长度约为1.4-1.5μm。