一种FeWO₄纳米线的制备方法

专利名称：一种FeWO₄ 纳米线的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种FeWO4的制备方法，特别涉及一种采用水热法制备FeWO4纳米线的方法。
背景技术：
FeWO4微晶在紫外和可见光光照条件下有较高的光催化活性。同时，FeWO4六方片状微晶在低温条件下存在弱铁磁有序，具有磁学和光催化复合性能。FeWO4在光致旋光、光纤、闪烁体、湿敏传感器、磁性材料、及光催化剂等方面都有着广泛的应用前景，引起人们极
大关注。到目前为止制备FeWO4微晶的合成方法多种多样，Zuwei Song用低温熔盐法(Low-temperature molten salt synthesis)在 27CTC制得了鹤酸钴微晶，Bernadette A用溶液沉淀法(solution precipitation)制得了鹤酸盐微晶，Ye Gao采用湿化学法(Wetchemical process)制备出棒状鹤酸盐粉体,Purnendu Parhi 曾在《Journal of Alloys andCompounds))报道了一种制备鹤酸盐的新方法一固态复分解法(solid-state metatheticapproach)，除此之外同时还有溶胶凝胶法、共聚物辅助合成法、倒转胶束软模板法以及溶液合成法等。这些方法有的对设备要求高，设备仪器比较昂贵；有的对原料的利用率很小；或者工艺复杂，制备周期长，可重复性差等。

发明内容
本发明的目的是提出一种采用水热法制备具有特殊形貌-FeWO4纳米线的方法。本发明反应在液相中一次完成，不需要后期处理，且工艺设备简单，所得纳米棒直径分布窄，长度可控，反应周期短，重复性好。为达到上述目的，本要明采用的技术方案是I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4)2Fe(SO4)2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 05 0. 35mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使[Fe2+] PVPK30=1 (0. 85 I. 25)的摩尔比得到溶液 A ；2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为0. 08 0. 48mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为5 8mmol/L得到混合溶液B ；3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在60-80% ;然后密封水热反应釜,控制水热温度为160-190°C，反应14 36h，反应结束后自然冷却到室温；4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，在40 80°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。由于液相化学合成的简便、温和、低成本，所以本发明采用简单的水热合成工艺，通过添加模板剂PVPK30，制备了 FeWO4纳米线。本发明不仅大大降低了制备成本，且工艺简单，操作方便，原料易得，所制备的FeWO4纳米线结晶良好，重复性好，制得的FeWO4纳米线直径均为IOnm左右，长度在几百纳米。


图I为实施例I制备的FeWO4纳米线的X-射线衍射(XRD)图谱。
图2为实施例I制备的FeWO4纳米线的场发射扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
实施例I :
I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4)2Fe (SO4)2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. lmol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使 [Fe2+] PVPK30=1 0. 9的摩尔比得到溶液A ;
2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. lmol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为 5mmol/L得到混合溶液B ；
3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在60%;然后密封水热反应釜,控制水热温度为180°C, 反应24h，反应结束后自然冷却到室温；
4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，于电热鼓风干燥箱中在60°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。
参见图I，将所得的FeWO4纳米线用日本理学D/max2000PCX_射线衍射仪分析样品，发现产物为JCPDS编号为74-1130的斜方晶系黑钨矿相FeW04。与标准图谱对照可知，粉体为单一物相的单斜黑钨矿结构FeWO4微晶(JCPDSNo. 74-1130， a=4.73A,b=5.703A;C=4.952A, β=90° )，FeWO4微晶的衍射峰强度比较尖锐，说明结晶性能良好。
参见图2，将该样品用日本日立公司生产的S-4800型高分辨场发射扫描电镜，从照片可以看出所制备的典型丝状FeWO4微晶的直径分布均匀，均为IOnm左右，长度在几百纳米。
实施例2:
I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 2mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使 [Fe2+] PVPK30=1 1的摩尔比得到溶液A ;
2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 2mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为 6mmol/L得到混合溶液B ；
3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在70%;然后密封水热反应釜,控制水热温度为170°C, 反应24h，反应结束后自然冷却到室温；
4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，于电热鼓风干燥箱中在70°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。实施例3 I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 3mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使[Fe2+] PVPK30=1 :1. 2的摩尔比得到溶液A ;2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 3mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为7mmol/L得到混合溶液B ；3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在65%;然后密封水热反应釜,控制水热温度为160°C, 反应36h，反应结束后自然冷却到室温；4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，于电热鼓风干燥箱中在80°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。实施例4:I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 05mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使[Fe2+] PVPK30=1 :0. 85的摩尔比得到溶液A ;2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 08mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为8mmol/L得到混合溶液B ；3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在75%;然后密封水热反应釜,控制水热温度为190°C,反应14h，反应结束后自然冷却到室温；4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，于电热鼓风干燥箱中在40°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。实施例5 I)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 35mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使[Fe2+] PVPK30=1 :1. 25的摩尔比得到溶液A ;2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4 · 2H20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 48mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为5mmol/L得到混合溶液B ；3)取溶液A与溶液B按I : I的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在80%;然后密封水热反应釜,控制水热温度为180°C,反应20h，反应结束后自然冷却到室温；4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，于电热鼓风干燥箱中在50°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。
权利要求
1.一种FeWO4纳米线的制备方法，其特征在于 1)将分析纯的硫酸亚铁氨[(NH4)2Fe(SO4)2· 6H20]加入蒸懼水中，并不断搅拌,配制成浓度为O. 05 O. 35mol/L的硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入化学纯的PVPK30，使[Fe2+] PVPK30=1 (O. 85 I. 25)的摩尔比得到溶液A ; 2)将分析纯的钨酸钠[Na2WO4·2Η20]加入蒸馏水中，并不断搅拌，配制成浓度为O. 08 O.48mol/L的钨酸钠溶液，同时加入分析纯的二甲基甲酰胺，使二甲基甲酰胺的浓度为5 8mmol/L得到混合溶液B ； 3)取溶液A与溶液B按I:1的体积比将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在60-80% ;然后密封水热反应釜,控制水热温度为160-190°C，反应14 36h，反应结束后自然冷却到室温； 4)打开水热反应釜，产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤3 5次，在40 80°C干燥得最终产物FeWO4纳米线。
2.根据权利要求I所述的FeWO4纳米线的制备方法，其特征在于所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。
全文摘要
一种FeWO4纳米线的制备方法，将硫酸亚铁氨加入蒸馏水中得硫酸亚铁氨溶液，向硫酸亚铁氨溶液中加入PVPK30得到溶液A；将钨酸钠、二甲基甲酰胺加入蒸馏水中得到混合溶液B；将溶液B逐滴加入到溶液A中磁力搅拌均匀后倒入水热反应釜中，填充度控制在60-80％；然后密封水热反应釜，控制水热温度为160-190℃，反应14～36h，反应结束后自然冷却到室温；产物通过过滤收集，然后分别用去离子水、无水乙醇洗涤，在40～80℃干燥得最终产物FeWO4纳米线。本发明采用简单的水热合成工艺，通过添加模板剂PVPK30，制备了FeWO4纳米线。不仅大大降低了制备成本，且工艺简单，操作方便，原料易得，所制备的FeWO4纳米线结晶良好，重复性好，制得的FeWO4纳米线直径均为10nm左右，长度在几百纳米。
文档编号C01G49/00GK102923784SQ201210458610
公开日2013年2月13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, 余芳, 黄剑锋, 费杰, 吴建鹏, 李翠艳, 卢靖 申请人:陕西科技大学