专利名称：一种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子及其制备方法，属于无机功能材料制备エ艺技术领域。
背景技术：
纳米材料由于其具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等性质，因此展现出许多独特的物理化学性质，并且在航天、军事、化学化工等领域有着广泛地应用。稀土离子具有独特的4fn组态电子结构，使其表现出优异的光、电、磁等性能，因此与其相关的稀土化合物在军事、催化、储能材料、磁性材料及发光材料等领域具有广泛的应用。另外，我国是稀土资源大国，研究和制备稀土及稀土化合物纳米材料对我国稀土资源的深化利用和拓展其新的应用领域具有重要的科学意义和应用价值。传统的制备稀土及碱土金属含氧酸盐纳米材料的方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。但是这些传统方法通常需要复杂的操作过程、特殊的反应设备、较长的反应周期，因此比较耗时、耗能。另外这些方法并不是通用的方法，只是对ー些化合物有效。这也限制了它们的利用。熔盐法是利用熔点较低的盐类在其熔点下熔化形成极性溶剤，从而使得反应物能够在其环境下溶解，从而使得阴阳离子自由組合形成目标化合物。该方法具有快速、简便、高效及节能等优点，且能够通用。但是，到目前为止，有关熔盐法制备稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的文献及专利还未见公开报道。
发明内容
本发明的目的是提供ー种利用熔盐法合成稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的方法。本发明解决问题的技术方案是一种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，采用熔盐法，其エ艺步骤如下a.备料按照所制备化合物的化学计量比称取金属硝酸盐和可溶性酸或可溶性酸根盐，所述熔盐物质的量与反应物物质的量的比为15 1。其中，按照所制备化合物的化学计量比称取金属硝酸盐和可溶性酸或可溶性酸根盐是指按照所制备目标化合物的化学組成称取反应原料。b.煅烧将称取的反应原料置于玛瑙研钵中充分研磨后转入刚玉坩埚，井置于马弗炉中于300 500°C反应Ih。C.后处理待坩埚冷却至室温后，向坩埚中加入去离子水使进行熔盐反应后的产物溶解，将其进行离心分离、将分离获得的产物进行洗涤和干燥，即得稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子。所述的金属硝酸盐为稀土金属硝酸盐或碱土金属硝酸盐，其中，稀土金属硝酸盐为Ln(NO3)3 · 6H20, Ln = La Lu的镧系元素、Y、Sc、In ；碱土金属硝酸盐为 Ca (NO3) 2 · 4H20、Ba (NO3) 2、Sr (NO3)20所述的可溶性酸根盐为可溶性钨酸钠、钼酸钠、钨酸铵、钼酸铵、原钒酸钠或磷酸铵；所述的可溶性酸为硼酸。所述的熔盐为硝酸钠、硝酸锂或硝酸钾或其中两种或两种以上混合物，其中优选硝酸钠与硝酸钾的摩尔比为2 1。以上技术方案中优选煅烧步骤中的反应温度为350°C。利用上述方法制备的稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子可为NaLn (Mo04)2、 NaLn (WO4)2, LnBO3> LnPO4, LnVO4, M2P2O7, Ln2 (MoO4) 3 或 Ln2 (WO4) 3，其中 Ln = La Lu 的镧系兀索、Sc、Y、In ；M = Ca、Ba、Sr。本发明的有益效果是(1)本发明的合成稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的方法不需要特殊的实验仪器设备及苛刻的反应条件，因而具有快速、简便、高效及节能等优点。(2)本发明的方法制备出来的产物形貌规则、粒径分布均勻，可以广泛用于发光、 催化等领域。
本发明附图4幅， 图1为实施例2制备的NaY (MoO4) 2的XRD图；图2为实施例2制备的NaY (MoO4) 2的SEM图；图3为实施例6制备的Qi2P2O7的XRD图；图4为实施例6制备的fe2P207的SEM图。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例1将称量好的0. 4331g La(NO3)3 · 6Η20，0· 4299g Na2MoO4 · 2Η20，2· 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥乩即得到最终产物NaLa(MoO4)2纳米粒子。实施例2将称量好的0. 3831g Y(NO3)3 · 6H20,1. 3195g Na2WO4 · 2Η20，2· 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物NaY(WO4)2纳米粒子。图1为制备的NaY(MoO4)2的 XRD图，图2为制备的NaY(MoO4)2的SEM图，由图可以看出制备样品的平均粒径约为50nm。实施例3将称量好的0. 4691g Lu(NO3)3 · 6Η20，0· 0742g H3BO3,2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物LuBO3纳米粒子。实施例4将称量好的0.3391g Sc (NO3) 3 · 6H20，0. 2031g (NH4) 3P04，2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物ScPO4纳米粒子。实施例5将称量好的0. 4090g In (NO3) 3 · 6H20,0. 4002g Na3VO4 · 12H20, 2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物InV04。实施例6将称量好的0.2361g Ca (NO3) 2 · 4H20，0. 2031g (NH4) 3P04，2. 5275g KNO3 及 4. 2500gNaN03于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥Mi即得到最终产物Qi2P2O7纳米粒子。图3为制备的Qi2P2O7的XRD图；图 4为制备的Cii2P2O7的SEM图，由图中可以看出制备样品的平均粒径约为80nm。实施例7将称量好的0. 4514g Gd (NO3) 3 · 6H20,0. 2657g (NH4) 6Mo7024 · 4H20, 2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物Gd2 (MoO4) 3纳米粒子。实施例8将称量好的0.4614g Er(NO3)3 · 6Η20，0· 3740g (NH4) 2W04 · 5H20，2. 5275g KNO3 及 4. 2500g NaNO3于玛瑙研钵中研磨30min使其混合均勻，然后转入50mL刚玉坩埚中并置于马弗炉中于350°C恒温lh。待坩埚自发冷却至室温后，产物用去离子水洗涤、离心后收集并于烘箱中80°C干燥他即得到最终产物Er2 (WO4) 3纳米粒子。
权利要求
1.一种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的制备方法为熔盐法，其エ艺步骤如下a.备料按照所制备化合物的化学计量比称取金属硝酸盐和可溶性酸或可溶性酸根盐，并称取熔盐。b.煅烧将称取的反应原料置于玛瑙研钵中充分研磨后转入刚玉坩埚，并置于马弗炉中于300 500°C反应lh。c.后处理待坩埚冷却至室温后，向坩埚中加入去离子水使进行熔盐反应后的产物溶解，将其进行离心分离、将分离获得的产物进行洗涤和干燥，即得稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在干所述熔盐物质的量与反应物物质的量的比为15 1。
3.根据权利要求1所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的熔盐为硝酸钠、硝酸锂或硝酸钾或其中两种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在干所述的熔盐为硝酸钠与硝酸钾的混合物，其中，硝酸钠与硝酸钾的摩尔比为2 1。
5.根据权利要求1所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于步骤b中的反应温度为350°C。
6.根据权利要求1所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在干所述的金属硝酸盐为稀土金属硝酸盐或碱土金属硝酸盐，其中，所述稀土金属硝酸盐为Ln(NO3)3 · 6H20，其中，Ln = La Lu的镧系元素、Y、Sc、In ；所述的碱土金属硝酸盐为 Ca (NO3) 2 · 4H20、Ba (NO3) 2 或 Sr (NO3)20
7.根据权利要求1所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，其特征在于所述的可溶性酸为硼酸；所述的可溶性酸根盐为可溶性钨酸钠、钼酸钠、钨酸铵、钼酸铵、硼酸、原钒酸钠或磷酸铵。
8.—种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子，其特征在于所述的纳米粒子是采用如权利要求1所述的方法制备的。
9.根据权利要求8所述的ー种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子，其特征在于所述的纳米粒子为 NaLn (MoO4)2^NaLn (WO4)2、LnB03、LnP04、LnVO4,M2P2O7,Ln2 (MoO4) 3 或 Ln2 (WO4) 3， 其中，Ln = La Lu 的镧系元素、Sc、Y、In ；M = Ca、Ba、Sr。
全文摘要
本发明涉及一种稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子的制备方法，属于无机功能材料制备工艺技术领域。本发明采用熔盐法合成稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子，包含备料，煅烧，后处理的步骤。利用该方法合成稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子具有快速、简便、高效及节能等优点。本发明制备的稀土及碱土金属含氧酸盐纳米粒子形貌规则、粒径分布均匀，可以广泛应用于发光、催化等领域。
文档编号C01G41/00GK102531060SQ20111044907
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者仲海洋, 孙佳石, 张金苏, 李香萍, 田跃, 程丽红, 陈宝玖 申请人:大连海事大学