專(zhuān)利名稱(chēng)：制備磷酸稀土單晶納米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)納米材料的制備方法，尤其涉及一種制備磷酸稀土單晶納米線的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，一維納米材料(包括納米線、納米帶、納米管和納米棒)引起了人們巨大的研究興趣，主要是由于一維納米材料與塊體材料相比具有獨(dú)特的性質(zhì)，以及其在電子和光電子納米器件及生物化學(xué)探針等方面有巨大的應(yīng)用前景。在一維納米材料中，納米線是組裝納米器件的重要連接件和活性組分。
稀土元素由于具有獨(dú)特的4f電子構(gòu)型，因此，它的光電磁性質(zhì)非常優(yōu)異，并在永磁體、熒光粉、催化劑等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為一種重要的稀土無(wú)機(jī)鹽，磷酸稀土主要用于熒光材料、激光材料、濕度傳感器和抗熱材料等領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)磷酸稀土的研究主要集中在其塊體和納米晶材料的制備以及性質(zhì)研究上(K.Riwotzki等，Angew.Chem.Int.Ed.，2001，40，573；S.Nishihama等，J.Mater.Chem.，2002，12，1253；R.Kijkowska，J.Mater.Sci.2003，38，229)尚無(wú)有關(guān)一維磷酸稀土材料-納米線的制備方法的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種一維磷酸稀土材料-納米線的制備方法。
本發(fā)明的制備磷酸稀土單晶納米線的方法，其步驟包括是1)以稀土無(wú)機(jī)鹽為原料，用定量去離子水稀釋后，使稀土離子濃度控制在0.02-0.1mol/l；2)在該稀土溶液中，加入適量的磷酸、磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽或磷酸鹽，或其混合物，控制溶液的pH值在0.5-3之間；3)將上述溶液置于密閉耐壓反應(yīng)釜中，在200-260℃下反應(yīng)6-36小時(shí)；4)待溶液冷卻至室溫后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，即可制備出磷酸稀土單晶納米線。
所述的稀土無(wú)機(jī)鹽包括硝酸稀土和/或氯化稀土。稀土元素選自鑭、鈰鐠、釹、釤、銪、釓、鋱。
所述的磷酸二氫鹽選自磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀；磷酸一氫鹽選自磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉和磷酸氫二鉀；磷酸鹽選自磷酸銨、磷酸鈉和磷酸鉀。
利用本發(fā)明提供的方法，采用二元或三元稀土無(wú)機(jī)鹽混合溶液，在相同條件下操作，可制得復(fù)合磷酸稀土單晶納米線。
利用本發(fā)明的方法所制備的磷酸稀土納米線具有結(jié)晶度高、相態(tài)純凈的優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)光、激光和傳感的納米器件中具有潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1磷酸鑭納米線粉末X射線衍射2磷酸鑭納米線透射電鏡檢測(cè)3磷酸鈰納米線粉末X射線衍射4磷酸鈰納米線透射電鏡檢測(cè)5磷酸銪納米線粉末X射線衍射6磷酸銪納米線透射電鏡檢測(cè)7復(fù)合型磷酸鑭銪納米線粉末X射線衍射8復(fù)合型磷酸鑭銪納米線透射電鏡檢測(cè)圖實(shí)施方案下邊結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備方法作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1磷酸鑭納米線在40毫升0.05摩爾硝酸鑭溶液中加入0.0022摩爾磷酸，混合均勻后pH為0.8，盛上述溶液的由聚四氟乙烯材料制成的杯型容器置于密閉耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在220℃和相應(yīng)自生壓力下反應(yīng)17小時(shí)。然后，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾、洗滌在60℃干燥，得白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為單斜相磷酸鑭(圖1)；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為納米線，長(zhǎng)度為1-3微米，寬度為20-50納米(圖2)。電子衍射證明磷酸鑭納米線為單晶。
實(shí)施例2磷酸鈰米線在40毫升0.05摩爾硝酸亞鈰溶液中加入0.0022摩爾磷酸，混合均勻后pH為0.8，盛上述溶液的由聚四氟乙烯材料制成的杯型容器置于密閉耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在220℃相應(yīng)自生壓力下反應(yīng)17小時(shí)。然后，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾、洗滌在60℃干燥，得白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為單斜相磷酸鈰(圖3)；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為納米線，長(zhǎng)度為2-5微米，寬度為20-100納米(圖4)。電子衍射證明磷酸鈰納米線為單晶。
實(shí)施例3磷酸銪納米線在40毫升0.05摩爾硝酸亞鈰溶液中加入0.0022摩爾磷酸二氫銨，混合均勻后pH為1，將盛上述溶液的由聚四氟乙烯材料制成的杯型容器置于密閉耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在240℃和相應(yīng)自生壓力下反應(yīng)24小時(shí)。然后，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾、洗滌在60℃干燥，得白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為單斜相磷酸銪(圖5)；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為納米線，長(zhǎng)度為3-10微米，寬度為50-200納米(圖6)。電子衍射證明磷酸銪納米線為單晶。
實(shí)施例4復(fù)合型磷酸鑭銪納米線在40毫升0.05摩爾硝酸鑭和硝酸銪的混合溶液中(硝酸鑭和硝酸銪的摩爾比為95∶5)，加入0.0022摩爾磷酸一氫銨，混合均勻后pH為1.5，盛上述溶液的由聚四氟乙烯材料制成的杯型容器置于密閉耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在240℃和相應(yīng)自生壓力下反應(yīng)24小時(shí)。然后，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾、洗滌在60℃干燥，得白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為單斜相復(fù)合型磷酸鑭銪(圖7)；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為納米線，長(zhǎng)度為1-7微米，寬度為20-200納米(圖8)。電子衍射證明復(fù)合型磷酸鑭銪納米線為單晶。
實(shí)施例5磷酸鑭納米線在40毫升0.02摩爾硝酸鑭溶液中加入0.0009摩爾磷酸，混合均勻后pH為3，盛上述溶液的由聚四氟乙烯材料制成的杯型容器置于密閉耐壓不銹鋼反應(yīng)釜中，在200℃和相應(yīng)自生壓力下反應(yīng)6小時(shí)。然后，冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾、洗滌在60℃干燥，得白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)粉末X射線衍射鑒定為單斜相磷酸鑭；用透射電鏡觀察到該產(chǎn)品為納米線，長(zhǎng)度為2-4微米，寬度為30-70納米。電子衍射證明磷酸鑭納米線為單晶。
權(quán)利要求
1.一種制備磷酸稀土單晶納米線的方法，其步驟包括1)以稀土無(wú)機(jī)鹽為原料，用定量去離子水稀釋后，使稀土離子濃度控制在0.02-0.1mol/l；2)在該稀土溶液中，加入適量的磷酸，或磷酸二氫鹽，或磷酸一氫鹽，或磷酸鹽，或其混合物，控制溶液的pH值在0.5-3之間；3)將上述溶液置于密閉耐壓反應(yīng)釜中，在200-260℃下反應(yīng)6-36小時(shí)；4)待溶液冷卻至室溫后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，即可制備出磷酸稀土單晶納米線。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的稀土無(wú)機(jī)鹽選自硝酸稀土無(wú)機(jī)鹽和/或氯化稀土無(wú)機(jī)鹽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述的稀土無(wú)機(jī)鹽為由兩種或兩種以上稀土元素組成的混合稀土無(wú)機(jī)鹽。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述稀土元素選自鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱。
5.權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的磷酸二氫鹽選自磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀；磷酸一氫鹽選自磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉和磷酸氫二鉀；磷酸鹽選自磷酸銨、磷酸鈉和磷酸鉀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備磷酸稀土單晶納米線的方法，以稀土無(wú)機(jī)鹽為原料，用定量去離子水稀釋后，使稀土離子濃度控制在0.02－0.1mol/l；在該稀土溶液中，加入適量的磷酸，或磷酸二氫鹽，或磷酸一氫鹽，或磷酸鹽，或其混合物，控制溶液的pH值在0.5－3之間；將上述溶液置于密閉耐壓反應(yīng)釜中，在200－260℃下反應(yīng)6－36小時(shí)；待溶液冷卻至室溫后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥，即可制備出磷酸稀土單晶納米線。利用本發(fā)明的方法所制備的磷酸稀土納米線具有結(jié)晶度高、相態(tài)純凈的優(yōu)點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單、成本低、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于發(fā)光、激光和傳感的納米器件領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C30B29/62GK1456714SQ0313664
公開(kāi)日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者張亞文, 嚴(yán)純?nèi)A, 廖春生, 嚴(yán)錚光, 司銳 申請(qǐng)人:北京大學(xué)