一种In2.24(NCN)3粉体的制备方法与流程

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种in2.24(ncn)3粉体的制备方法。

背景技术：

金属氰胺是一类具有重要工业应用价值的材料，在发光材料中，金属氰氨化物作为性质优异的晶体材料已受到广泛的关注。目前，对于金属氰氨化物的制备，已经有一些文献报道。例如：tang等人(aferromagneticcarbodiimide:cr2(ncn)3,angewandtechemieinternationaledition,2010,49(28):4738-4742)在2010年成功的合成了cr2(cn2)5，并深入研究了该物质在磁性材料方面的应用。2011年krings等人(α-srcn2:eu²⁺-anovelefficientorange-emittingphosphor,chemistryofmaterials,2011,23(7):1694-1699)通过高温固相法制备出α-srcn2、β-srcn2材料以及β-srcn2:eu²⁺和α-srcn2:eu²⁺发光荧光粉。其制备的发光荧光粉主要发红橙光，使其在白光led领域的应用开辟了新纪元。由于氰氨基本身具有发光性能，其与金属离子相互作用后，使其对光具有较强的吸收，金属离子间能量传递过程加快，使这类材料在发光领域具有广泛的应用价值。另外，在碱土金属中，氰氨基呈线性排列方式与碱土金属离子直接相连，这种连接方式，导致碱土金属氰氨化物变为间接带结构，禁带宽度发生很大的变化，使这类材料拥有了足够大的晶格空间来接纳激活剂的基态和激发态。这一优异特性，使它成为重要的发光基质材料以及光催化剂材料。

随着对这类材料研究的深入，研究者开发了多种制备方法。目前，金属氰氨化物的主要制备方法有：1)高温固相法；2)有机金属前驱体法；3)溶胶-凝胶法；4)静电纺丝法等。虽然，合成方法众多，但对in2.24(ncn)3化合物的报道甚少。

1995年dronskowski(in2.24(ncn)3andnain(ncn)2:synthesisandcrystalstructuresofnewmaingroupmetalcyanamides,zeitschriftfürnaturforschungb,1995,50(8):1245-1251)首次以inbr和干燥nacn为原料，在真空安瓿瓶中400℃下保持一周。然后，转移到另一个安瓿瓶中，再在400～500℃梯度下保持一个月，即在安瓿瓶较冷的部位得到in2.24(ncn)3粉末。该方法首次得到了in2.24(ncn)3单晶产物，但耗时长，不易量产，且所用安瓿瓶危险系数高。更重要的是inbr原料难以得到，而nacn原料有剧毒，反应过程中还会产生有毒有害的气体br2等。因此，该过程对环境不友好，没有规模化生产的前景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种原料来源易得、价格低廉，操作步骤简便、安全，可快速、规模化生产in2.24(ncn)3粉体的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按照in:n摩尔比为1:1～1:40，将铟源和氮源充分混合于溶剂中，然后蒸干溶剂，将所得固体混合物在焙烧气氛中500～700℃焙烧1～5h，得到高纯度in2.24(ncn)3粉体。

上述的铟源为氧化铟、碘化铟、硝酸铟、氯化铟中任意一种。

上述的氮源为尿素或三聚氰胺。

上述的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、丙酮中任意一种。

上述的焙烧气氛为氦气或氩气。

上述制备方法中，优选铟源和氮源中in:n的摩尔比1:15～1:25。

上述制备方法中，优选将所得固体混合物在焙烧气氛中600～650℃焙烧4～5h。

本发明的有益效果如下：

本发明以氧化铟、碘化铟、硝酸铟、氯化铟为铟源，以三聚氰胺、尿素为氮源，先将铟源和氮源充分混合于溶剂中，然后蒸干溶剂，在高温下焙烧一步合成了in2.24(ncn)3粉体。本发明方法工艺操作步骤简便、安全，产品成本低廉，制备周期短，且所获得in2.24(ncn)3粉体纯度高，适合规模化生产。

附图说明

图1是实施例1～7中不同in:n摩尔比制备的in2.24(ncn)3粉体的xrd图。

图2是实施例4及实施例8～10中650℃焙烧不同时间制备的in2.24(ncn)3粉体的xrd图。

图3是实施例8及实施例11～13中不同焙烧温度制备的in2.24(ncn)3粉体的xrd图。

图4是实施例14～17中不同氮源或铟源制备的in2.24(ncn)3粉体的xrd图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

水合硝酸铟(化学式，in(no3)3·xh2o)，cas号：237-393-5。

氧化铟(化学式，in2o3)，cas号：1312-43-2。

碘化铟(化学式，ini3)，cas号：13510-35-5。

氯化铟(化学式，incl3·4h2o)，cas号：22519-64-8。

尿素(分子式，ch4n2o)，cas号：57-13-6。

三聚氰胺(分子式，c3h6n6)，cas号：108-78-1。

乙醇(分子式，c2h6o)，cas号：64-17-5。

甲醇(分子式，ch4o)，cas号：67-56-1。

丙酮(分子式，ch3coch3)，cas号：67-64-1。

实施例1

按照in:n摩尔比为1:1，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和0.1051g(0.83mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例2

按照in:n摩尔比为1:5，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和0.5255g(4.2mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例3

按照in:n摩尔比为1:10，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.0510g(8.3mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例4

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例5

按照in:n摩尔比为1:25，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和2.6275g(20.8mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例6

按照in:n摩尔比为1:30，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和3.1530g(25.0mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例7

按照in:n摩尔比为1:40，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和4.2040g(33.3mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧3h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例8

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml乙醇中使其均匀混合，然后在45℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例9

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml乙醇中使其均匀混合，然后在45℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中650℃焙烧3.5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例10

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml乙醇中使其均匀混合，然后在45℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中650℃焙烧1h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例11

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml乙醇中使其均匀混合，然后在45℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中500℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例12

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml丙酮中使其均匀混合，然后在35℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中550℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例13

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.5041g(5mmol)水合硝酸铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml去离子水中使其均匀混合，然后在80℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中600℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例14

按照in:n摩尔比为1:6，分别称取0.3008g(1mmol)水合硝酸铟和1.8811g(3mmol)尿素溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中650℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例15

按照in:n摩尔比为1:9，分别称取1.3882g(5mmol)氧化铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺于15ml甲醇中均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例16

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取1.1059g(5mmol)氯化铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氦气气氛中650℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

实施例17

按照in:n摩尔比为1:18，分别称取2.4776g(5mmol)碘化铟和1.8910g(15mmol)三聚氰胺溶解于15ml甲醇中使其均匀混合，然后在50℃下旋转蒸发蒸干溶剂，将所得固体混合物在氩气气氛中650℃焙烧5h，自然冷却至常温，得到in2.24(ncn)3粉体。

对上述实施例1～17所得样品进行xrd表征，结果见图1～4。由图可见，所得样品的xrd衍射峰与in2.24(ncn)3标准衍射峰一致，表明所制备的粉体为in2.24(ncn)3。其中，实施例8和实施例14～17所制备的粉体的特征峰强度大，表明所制备的化合物具有很高的结晶度。在2θ值为18～40°的衍射峰区域利用debye-scherrer公式分别计算出实施例8和实施例14～17制备的in2.24(ncn)3的平均晶粒尺寸分别为117.3、89.9、59.4、84.6和75.3nm。