一种规则形貌的钨酸亚铁纳米粒子的制备方法与流程

本发明涉及一种规则形貌的钨酸亚铁纳米粒子的制备方法，属于钨酸亚铁制备技术领域。

背景技术：

钨酸盐化合物分子内分别由金属阳离子和钨酸根离子（wo4^2-）组成。钨酸盐具有很强的碱性，有些以水合物形式存在。但是大部分却是很难溶的盐类，除了碱性金属盐、铵盐和镁盐以外，其余的盐基本不溶于水。

钨酸盐是一种无机材料，钨酸的功能、价值在许多重要的发展领域上都具有非常重要的潜在利用价值。钨酸盐的钨酸根离子能够发光，也就是它自身能作为光源，有具有视觉很清晰的荧光，是一种能够实现自身激活的荧光体。钨酸盐的荧光体的制作方法非常容易，价格低廉，产率较高，又因为我国现今所存在的钨酸资源极其丰富，所以，当今荧光灯中的荧光体大多来源于钨酸盐，比如钨酸镁（mgwo4）。现如今，科学技术的快速发展，很多金属钨酸盐凭借它们自身特殊的电学，磁学以及光学等多方面的性质，从而得到了各个领域科学家们的广泛关注。

钨酸亚铁是钨酸盐物质大家族中的一员，具有广阔的发展前景。水热合成法是在水和压力共同作为介质作用的高温度、高压力的特殊制备的封闭热环境中，通过控制温度差从而形成对流，使难溶性物质或者不溶性物质能产生化学合成反应得到重结晶。尽管水热合成法过程较复杂，但是可以提供调整合成过程中的参数和条件得到可控制备不同形貌钨酸亚铁的目的。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种规则形貌的钨酸亚铁纳米粒子的制备方法，成本低廉、易于操作、目标产品形貌分布均匀。

本发明提供了一种规则形貌的钨酸亚铁纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

（a）将结构导向剂溶于去离子水和乙二醇的混合溶剂中，充分搅拌得到透明溶液，其摩尔浓度为0.1~0.4mol/l；

（b）称取钨酸盐溶于上述透明溶液中，钨酸盐与结构导向剂的摩尔比为1:0.5~2.5，搅拌40~60分钟，再称取与钨酸盐等摩尔的金属铁盐溶于该溶液中，继续搅拌30~50分钟，得到黄色溶液；

（c）以2~4滴/分钟的速度滴加酸或碱溶液至混合溶液的ph值为5~10；搅拌30~60分钟后，转移至水热反应釜中保温120~180℃并保持10~15小时；自然冷却，得到前驱体样品；

（d）自然冷却至室温，将样品抽滤、洗涤、烘干后得到fewo4纳米粒子。

进一步地，本发明所述结构导向剂为l-组氨酸、十六烷基三甲基溴化铵中的一种，钨酸钠与结构导向剂的总摩尔比为1:0.5~1:2.5。

进一步地，本发明所述金属铁盐为硫酸亚铁氨、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种，其中铁离子与钨酸根的摩尔比为1:1。

进一步地，所述钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾中的一种。

所述步骤（c）中，在水热反应釜中，优选的保温时间为12小时。

本发明所述目标产物的平均粒径为7.5~9.0nm，比表面积为15~40m²/g。

本发明所得fewo4纳米粒子的形貌为片状或花状。通过改变水热温度、反应液的ph值和添加结构导向剂来控制合成不同形貌的fewo4纳米粒子。

本发明所制备的fewo4纳米粒子，利用x射线衍射（xrd）、n2吸脱附（bet）、和扫描电子显微镜（sem）等技术表征所得产物的物理性质。结果表明，所述的fewo4纳米粒子的形貌为片状或花状。

本发明的有益效果：

（1）本发明的制备方法简便且易于操作、无需特定的基体材料，原料廉价易得；易于通过简单的溶剂热过程即可制备得到fewo4纳米材料；

（2）可通过改变水热温度、反应液的ph值和添加结构导向剂来控制合成不同形貌的fewo4纳米粒子；

（3）本发明适宜大规模应用，在催化化学、材料学、环境学等领域有着广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到花状fewo4纳米粒子sem照片；

图2为本发明实施例1制备得到花状fewo4纳米粒子的广角xrd图；

图3为本发明实施例2制备得到花状fewo4纳米粒子的sem照片；

图4为本发明实施例2制备得到花状fewo4纳米粒子的广角xrd图；

图5为本发明实施例3制备得到片状fewo4纳米粒子的sem照片；

图6为本发明实施例3制备得到片状fewo4纳米粒子的广角xrd图。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1

花状fewo4纳米粒子的制备

称取25ml乙二醇溶于25ml去离子水，向混合溶剂中加入3.6445g十六烷基三甲基溴化铵充分搅拌得到透明溶液。称取6.5207gk2wo4溶于上述透明溶液中，搅拌40分钟，再称取2.5350gfecl2溶于该溶液中，继续搅拌30分钟，得到黄色溶液，以2滴/分钟的速度滴加酸或碱溶液调节混合溶液的ph值为7，搅拌30分钟后转移至水热反应釜中恒温150℃保持12小时。待自然冷却至室温，将样品抽滤、洗涤、60℃烘干后得到花状fewo4纳米粒子。比表面积为28m²/g，平均粒径为8.0nm。

图1为本实施例制备得到花状fewo4纳米粒子的sem照片；从图1中看出，所得fewo4纳米粒子为花状。图2为本实施例制备得到花状fewo4纳米粒子的广角xrd图，图中可以看出样品具有完整的单斜相晶体结构。

实施例2：

花状fewo4纳米粒子的制备

称取25ml乙二醇溶于25ml去离子水，向混合溶剂中加入1.822g十六烷基三甲基溴化铵，充分搅拌得到透明溶液。称取1.6493gna2wo4·2h2o溶于上述透明溶液中，搅拌50分钟，再称取1.9607g(nh4)2fe(so4)2·6h2o溶于该溶液中，继续搅拌40分钟，得到黄色溶液，以3滴/分钟的速度滴加酸溶液调节混合溶液的ph值为5。搅拌40分钟后转移至水热反应釜中恒温180℃保持10小时。待自然冷却至室温，将样品抽滤、洗涤、80℃烘干后得到花状fewo4纳米粒子。比表面积为26m²/g，平均粒径为8.2nm。

图3示出了本实施例所得的花状fewo4纳米粒子的sem照片，从图3中看出，所得fewo4纳米粒子为花状。图4为本实施例制备得到花状fewo4纳米粒子的广角xrd图，图中可以看出该化合物为单斜相fewo4。

实施例3

片状fewo4纳米粒子的制备

称取25ml乙二醇溶于25ml去离子水，加入3.1032gl-组氨酸，充分搅拌得到透明溶液。称取2.6389gna2wo4·2h2o溶于上述透明溶液中，搅拌60分钟，再称取2.2242gfeso4·7h2o溶于该溶液中，继续搅拌50分钟，得到黄色溶液，以4滴/分钟的速度滴加碱溶液调节混合溶液的ph值为10。后转移至水热反应釜中恒温120℃保持13小时。待自然冷却至室温，将样品抽滤、洗涤、60℃烘干后得到花状fewo4纳米粒子。比表面积为24m²/g，平均粒径为8.2nm。

图5为本实施例制备得到片状fewo4纳米粒子的sem照片；从图中看出，所得fewo4纳米粒子为片状，图6为本实施例制备得到片状fewo4纳米粒子的广角xrd图，图中可以看出样品具有完整的单斜相晶体结构。