一种有机‑无机杂化多金属氧酸盐纳米棒的制备方法与流程

本发明涉及一种室温固相化学反应制备有机-无机杂化多金属氧酸盐纳米棒的方法。

背景技术：

多金属氧酸（多酸）是构建功能固体材料的优秀无机构筑块，将其与合适的有机分子相结合，可构建出具有新型功能特性的有机-无机杂化材料，兼具有机和无机基块的性能,衍生出许多单个分子所不具备的新性质，并可通过某些物理和化学修饰,实现分子设计,以获得特定功能的分子材料，更好地发挥其特异性能。

近年来大量研究表明，材料的性能不仅取决于材料的化学组成，也取决于材料各组分的介观结构(纳米结构)，因而纳米材料的控制合成非常关键。虽然各种纳米材料的制备技术已经取得了巨大突破，但目前对于多金属氧酸盐纳米材料的合成方法还较为有限，如zhang等用软模板法合成了星状K₃[PMo₁₂O₄₀]·nH₂O纳米结构；Wang等用溶胶-凝胶法合成了[(C₄H₉)₄N]₄SiMo₁₂O₄₀·4H₂O纳米粒子；Mayer等采用层层自组装法制备了Au粒子与[SiW₁₀O₃₆(HSC₃H₆Si)₂O]^4-的杂化材料；Green等采用包封法制备了掺杂多金属氧酸盐的Si纳米球；Ding等采用静电纺丝法制得了Ag₄SiW₁₂O₄₀纳米管。因此，合成纳米结构多金属氧酸盐新材料、新方法的开发和探索将具有巨大的发展空间与潜力。

室温、近室温固相化学反应法是本实验室在系统研究固相配位化学反应的基础上提出的制备纳米材料的新方法，具有操作简便、选择性好、产率高、绿色无污染等优点，在合成纳米材料中显示出巨大潜力。近来，本实验室探索了将该方法应用于纳米结构多金属氧酸盐的制备，成功制得了氨基酸-杂多酸化合物纳米材料及未见文献报道的有机-无机杂化多金属氧酸盐一维纳米管状材料，这些研究工作表明，室温固相化学反应法不仅为制备多金属氧酸盐纳米材料提供了可行性实例，也为有机-无机杂化一维纳米结构的合成、开发与研究开辟了一条新途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种室温固相化学反应制备有机-无机杂化多金属氧酸盐纳米棒的方法，该方法简便、高效、无需添加剂、无需加热、绿色无污染，一步便可制得有机-无机杂化多金属氧酸盐纳米棒。

本发明涉及一种有机-无机杂化多金属氧酸盐纳米材料，其成分为(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀，合成步骤包括以下几步。

(1) 以溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)或十六烷基吡啶四氟硼酸盐(C₁₆pyBF₄)为有机给体，以12-钨磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)为无机受体，按摩尔比3:1准确称取。

(2) 先将两种原料在室温下于玛瑙研钵中分别研磨10分钟。

(3) 将研细的两原料在室温下于玛瑙研钵中混合研磨，原料混合立即发生室温固相反应，由粉末原料变为粘稠状反应物，研磨2.5小时后为粉末状。

(4) 将步骤(3)中的粉末继续放置反应48小时。

(5) 将步骤(4)中的粉末用水充分洗涤，再用乙醇洗涤，自然干燥，制得有机-无机杂化多金属氧酸盐 (C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀纳米棒。

附图说明

图1为本发明以溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)和12-钨磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)为原料经过室温固相化学反应得到的有机-无机杂化多金属氧酸盐(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀的扫描电镜照片。

图2为本发明以十六烷基吡啶四氟硼酸盐(C₁₆pyBF₄)和12-钨磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)为原料经过室温固相化学反应得到的有机-无机杂化多金属氧酸盐(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

按摩尔比3:1准确称取溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)和12-钨磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)，先将两种原料在室温下于玛瑙研钵中分别研磨10分钟，然后将研细的两原料在室温下于玛瑙研钵中混合研磨，混合后立即发生室温固相化学反应，由粉末原料变为白色粘稠状反应物，研磨2.5小时后继续放置反应48小时得到肉粉色粉末，再将其依次用水和乙醇充分洗涤，自然干燥，制得白色有机-无机杂化多金属氧酸盐(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀纳米棒，产率为90.8%。

实施例2

按摩尔比3:1准确称取溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBF₄)和12-钨磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)，先将两种原料在室温下于玛瑙研钵中分别研磨10分钟，然后将研细的两原料在室温下于玛瑙研钵中混合研磨，混合后立即发生室温固相化学反应，由粉末原料变为白色粘稠状反应物，研磨2.5小时后继续放置反应48小时得到浅肉粉色粉末，再将其依次用水和乙醇充分洗涤，自然干燥，制得白色有机-无机杂化多金属氧酸盐(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀纳米棒，产率为91.3%。