一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法与流程

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法。

背景技术：

氟化钙（caf2）属于金属氟化物，因其特殊的晶体结构使这种物质在光电催化、冶金、国防等领域具有广泛的潜在应用价值，特别是高比表面积的caf2将进一步增强其独特的光电性能。制备高比表面积材料的主要方法是将材料纳米化，制备多孔结构。现有制备caf2的方法主要是通过从caf2污泥当中回收利用，或者利用高温冶金法进行制备。上述方法均不适合快速制备纳米多孔caf2材料，且制备的颗粒粒径较大，纯度较低。关于多孔caf2纳米材料的方法鲜有报道，预示着制备多孔caf2材料具有巨大的挑战性。因此，发明一种可以简单、快速制备多孔caf2纳米材料的方法在未来的工业化生产以及大量应用中起到重要作用。沉淀法在制备材料中具有高效、快速、简洁等多种优异性能。但同时，沉淀反应的快速析晶使得制备、调控沿特定维度纳米材料：比如多孔纳米材料，具有很大的挑战性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足或改进需求，提供一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法,该方法在制备材料中具有高效，快速，简洁等多种优秀特征，克服了沉淀反应快速析晶导致的调控多孔纳米材料的巨大挑战性，制备出多孔纳米材料caf2。利用氟氢酸铵（nh4hf2）为沉淀剂快速沉淀出目标材料，nh4hf2具有低解离系数，可以缓慢的释放出f^-离子，通过盐酸和氢氧化钠调节溶液ph值来控制f^-离子的释放速度，从而平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以形成多孔的方块形状。本发明提供一种具有优异性能的caf2多孔立方体的形貌和物相调控方法。该方法具有成本低、反应速率快、反应温和易控、节能环保、产物纯度高且形貌新颖等优势。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法，其特征在于，以ca(ch3coo)2和nh4hf2为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法，其特征在于，以乙酸钙（ca(ch3coo)2）和氟氢酸铵（nh4hf2）为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：

步骤一，在20-30℃下，以质量百分比计，将70-80%ca(ch3coo)2和5-10%hcl溶解于水中，并持续搅拌10-20分钟；

所述ca(ch3coo)2为浓度0.3-0.4%的水溶液；

所述hcl浓度为2.5-4.0%的水溶液；

步骤二，将10-15%nh4hf2溶液加入步骤一的混合溶液中，持续搅拌10-20分钟；

所述nh4hf2为浓度0.25-0.45%的水溶液；

步骤三，向步骤二混合溶液中缓慢滴加2-8%naoh溶液，持续搅拌10-20分钟后，静置；

所述naoh为浓度0.32-0.40%的水溶液；

步骤四，将步骤三所得混合物料用高速离心机以4000-5000r/min，分离3-5分钟；

步骤五，将步骤四所得物料在60-70℃干燥8-12小时，即得多孔氟化钙立方体；

所述步骤三中naoh溶液滴加速度为40-60g/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用液相室温沉淀法进行材料制备，与传统水热法比较，该方法操作简单，所制备的产物形貌新颖、质量稳定。

附图说明

图1为实施例1中caf2多孔立方体投射电子显微镜（tem）测试图。

图2为实施例1中caf2多孔立方体元素分布图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明：

实施例1：

本发明提供一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法。本方法以ca(ch3coo)2和nh4hf2为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：

在25℃下，将750g浓度为0.32%ca(ch3coo)2和75g浓度为3.65%hcl溶解于水中，并持续搅拌30分钟；将125g浓度为0.30%nh4hf2溶液加入到上述混合溶液中，持续搅拌5分钟；继续向混合溶液中缓慢滴加50g浓度为0.40%naoh溶液，持续搅拌5分钟后，静置；将所得混合物料用高速离心机以4000r/min，分离5分钟；所得物料以60℃干燥24小时，即得多孔氟化钙立方体。

从图1可以看出有立方体结构生成；从图2元素分布图可以看出立方体结构的元素组成为钙元素和氟元素。

实施例2：

本发明提供一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法。本方法以ca(ch3coo)2和nh4hf2为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：

在25℃下，将750g浓度为0.38%ca(ch3coo)2和75g浓度为3.65%hcl溶解于水中，并持续搅拌30分钟；将125g浓度为0.44%nh4hf2溶液加入到上述混合溶液中，持续搅拌5分钟；继续向混合溶液中缓慢滴加50g浓度为0.40%naoh溶液，持续搅拌5分钟后，静置；将所得混合物料用高速离心机以4000r/min，分离5分钟；所得物料以60℃干燥24小时，即得多孔氟化钙立方体。

实施例3：

本发明提供一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法。本方法以ca(ch3coo)2和nh4hf2为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：

在25℃下，将75g浓度为0.38%ca(ch3coo)2和7.5g浓度为2.92%hcl溶解于水中，并持续搅拌30分钟；将12.5g浓度为0.44%nh4hf2溶液加入到上述混合溶液中，持续搅拌5分钟；继续向混合溶液中缓慢滴加5g浓度为0.32%naoh溶液，持续搅拌5分钟后，静置；将所得混合物料用高速离心机以4000r/min，分离5分钟；所得物料以60℃干燥24小时，即得多孔氟化钙立方体。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种快速沉淀制备多孔氟化钙立方体的方法，本方法在制备材料过程中具有高效、快速、简洁等多种优异特性，在未来的工业化大量生产中显得尤为重要，克服了沉淀反应快速析晶导致的调控多孔纳米材料的巨大挑战性，制备出多孔纳米材料CaF2。利用氟氢酸铵（NH4HF2）为沉淀剂快速沉淀出目标材料，NH4HF2具有低解离系数，可以缓慢的释放出F‑离子，通过盐酸和氢氧化钠调节溶液pH值来控制F‑离子的释放速度，从而平衡材料的生长速度和扩散速度，使得材料在生长过程中可以形成多孔的方块形状。

技术研发人员：赖伟鸿;李用成;宫毅涛;刚勇;李亚书;李东祥;王绍才
受保护的技术使用者：辽宁星空新能源发展有限公司
技术研发日：2019.08.02
技术公布日：2019.09.27