一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法与流程

本发明属于材料科学领域，特别是涉及一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法。

背景技术：

氢化的氧化物作为一种新型材料，吸引大量的研究者。由于其带有大量的氧缺陷和不饱和金属离子，呈现出与原氧化物不同的光学和电学等性质，在光热、光催化等领域有重要的应用性，目前制备氢化的氧化物的方法最主要是以氢气为原料在高气压、高温或是微波条件下处理氧化物，这些现有方法使用易燃易爆的氢气为原料，对仪器设备和工作环境有着较为苛刻的要求，而微波设备更是昂贵。此外，也有人使用硼氢化钠在水溶液中处理制备氢化的氧化物，但这种方法容易引入杂质，并引起样品团聚，不利于实际应用。

技术实现要素：

本发明是要解决现有制备氢化的氧化物的方法安全性差，对仪器设备和生产环境要求高的问题，而提供一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法。

本发明一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将氧化物粉末和硼氢化钠分别放入两个陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.01MPa时密封真空管式炉，以10℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至300℃～700℃，在温度为300℃～700℃的条件下保温0.5h～30h后，自然冷却至室温，得到氢化的氧化物粉末。

本发明的有益效果：本发明制备的氢化的氧化物无论在尺寸还是形貌上都与使用的氧化物原材料无差别。采用本发明方法制备得到的材料为氢化的氧化物，由于中间过程无物质损耗，因此产率为100％。氢化后的氧化物，颜色会由原来的白色变为深色，极大地增强了它们的光学吸收性质，因此可应用于如光催化、光热治疗等多种领域。

本发明利用固体硼氢化钠为原料，利用固体硼氢化钠在加热时放出氢气的性质代替传统的以氢气或硼氢化钠水溶液为原料制备氢化的氧化物的方法，工艺和设备仪器简单、对样品无污染，无需因使用易燃易爆的氢气而对仪器设备和安全管理有严苛的要求。制备后的氢化的氧化物可保持尺寸和形貌无变化，且制备过程无氧化物损耗，随管式炉尺寸的扩大，原料的加入量增加，产物的产量也相应地增加，本发明方法简单，条件温和，安全环保，可用于多种氧化物的氢化制备，有利于未来大规模工业生产和应用。

附图说明

图1为二氧化钛粉末的照片；

图2为实施例一制备的氢化的二氧化钛粉末的照片；

图3为二氧化钛粉末和实施例一制备的氢化的二氧化钛粉末的紫外-可见吸收对比谱图，其中1为实施例一制备的氢化的二氧化钛粉末，2为二氧化钛粉末；

图4为二氧化钛粉末和实施例一制备的氢化的二氧化钛粉末的光热效果对比图，其中1为实施例一制备的氢化的二氧化钛粉末，2为二氧化钛粉末；

图5为三氧化钨粉末的照片；

图6为实施例二制备的氢化的三氧化钨粉末的照片；

图7为三氧化钨粉末和实施例二制备的氢化的三氧化钨粉末的紫外-可见吸收对比谱图，其中1为实施例一制备的氢化的三氧化钨粉末，2为三氧化钨粉末；

图8为氧化锌粉末的照片；

图9为实施例三制备的氢化的氧化锌粉末的照片；

图10为五氧化二铌粉末的照片；

图11为实施例四制备的氢化的五氧化二铌粉末的照片；

图12为三氧化镧粉末的照片；

图13为实施例五制备的氢化的三氧化镧粉末的照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将氧化物粉末和硼氢化钠分别放入两个陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.01MPa时密封真空管式炉，以1℃/min～10℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至300℃～700℃，在温度为300℃～700℃的条件下保温0.5h～30h后，自然冷却至室温，得到氢化的氧化物粉末；所述氧化物粉末和硼氢化钠的质量比为1:(0.01～5)。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述氧化物为金属氧化物。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述氧化物为氧化钛、三氧化钨、氧化锌、五氧化二铌或三氧化镧。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述硼氢化钠为固体。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：以5℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至500℃。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：以4℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至400℃。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：以5℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至300℃。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：以4℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至600℃。其它与具体实施方式一至七之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将0.64g的二氧化钛粉末和0.12g的硼氢化钠分别放入两个长为5cm、宽为2cm、高为1.5cm的陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于直径为5cm、长为60cm的真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.001MPa时密封真空管式炉，以5℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温6h后，自然冷却至室温，得到0.64g的氢化的二氧化钛粉末。

从图1和图2可以看出，经过本方法处理后，白色的二氧化钛粉末变为青色的氢化的二氧化钛粉末。从图3中可以看出，原二氧化钛在可见-红外光区均无吸收，而氢化后，在此区域出现较强的吸收。从图4中可以看出，在808nm光照下，氢化的二氧化钛随光照时间的增加，快速升高溶液温度至82.8摄氏度，而未氢化的二氧化钛仅升温至23.6摄氏度，表明氢化后的二氧化钛有很强的光热性质。人体内的温度一般为36～37摄氏度，当升温至43摄氏度以上时，可以引起癌细胞死亡，因此，本方法制备的氢化的二氧化钛可以用于癌细胞光热治疗。

实施例二：一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将1.41g的三氧化钨粉末和0.25g的硼氢化钠分别放入两个长为20cm、宽为10cm、高为6cm的陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于直径为20cm、长为60cm的真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.004MPa时密封真空管式炉，以4℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至400℃，在温度为400℃的条件下保温8h后，自然冷却至室温，得到1.41g的氢化的三氧化钨粉末。

从图5和图6照片可以看出，经过本方法处理后，黄色的三氧化钨粉末变为深蓝色的氢化的三氧化钨粉末。从图7中可以看出，原三氧化钨在红外光区无吸收，而氢化后，在此区域出现较强的吸收。

实施例三：一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将0.96g的氧化锌粉末和0.18g的硼氢化钠分别放入两个长为10cm、宽为5cm、高为4cm的陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于直径为10cm、长为60cm的真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.005MPa时密封真空管式炉，以5℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至600℃，在温度为600℃的条件下保温3h后，自然冷却至室温，得到0.96g的氢化的氧化锌粉末。

从图8和图9中可以看出，经过本方法处理后，白色的氧化锌粉末变为灰色的氢化的氧化锌粉末。

实施例四：一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将1.10g的五氧化二铌粉末和0.20g的硼氢化钠分别放入两个长为5cm、宽为5cm、高为3cm的陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于直径为10cm、长为60cm的真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.006MPa时密封真空管式炉，以3℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至300℃，在温度为300℃的条件下保温10h后，自然冷却至室温，得到1.10g的氢化的五氧化二铌粉末。

从图10和图11中可以看出，经过本方法处理后，白色的五氧化二铌粉末变为黑色的氢化的五氧化二铌粉末。

实施例五：一种以硼氢化钠为原料制备氢化的氧化物的方法具体是按以下步骤进行：

将0.65g的三氧化镧粉末和0.14g的硼氢化钠分别放入两个长为5cm、宽为2cm、高为1.5cm的陶瓷坩埚中，然后将两个陶瓷坩埚共同置于直径为5cm、长为60cm的真空管式炉中，抽真空，当真空管式炉中的压强小于0.002MPa时密封真空管式炉，以6℃/min的升温速率将真空管式炉中的温度从室温升温至600℃，在温度为600℃的条件下保温3h后，自然冷却至室温，得到0.65g的氢化的三氧化镧粉末。

从图12和图13中可以看出，经过本方法处理后，白色的三氧化镧粉末变为棕色的氢化的三氧化镧粉末。