專利名稱：一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備SmS納米粉體的方法，特別涉及一種微波水熱制 備SmS納米粉體的方法。
背景技術(shù)：
在6. 5X108Pa的應(yīng)力下SmS晶體會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從半導(dǎo)體相向金屬相的 相變，相變后其顏色由藍(lán)黑色變?yōu)榻瘘S色，晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。而且這 種相變是可逆的，當(dāng)應(yīng)力消除后，SmS晶體又可以轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體相。由于 其具有兩相而且兩相之間的光學(xué)性質(zhì)有明顯差異的緣故，被認(rèn)為是最有前 途的全息記錄存儲(chǔ)材料之一。
由于SmS的特殊相變及其相變前后差異顯著的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能， 其可被用在許多方面。隨著高技術(shù)的發(fā)展，SmS薄膜的用途將越來越廣泛， 除可用于全息記錄和儲(chǔ)存外[M.P.Petrov. Holographies Storage in SmS Thin Films [J]. Optics Communications, 1977， 22(3) : 293.]，還可用 于光學(xué)開關(guān)、微小應(yīng)力計(jì)和壓敏元件等。發(fā)生相變后，SmS薄膜的光學(xué)性 質(zhì)會(huì)從可見光到紅外區(qū)域發(fā)生明顯變化，通過將某種信息短時(shí)間加于光波 上，使光路發(fā)生變化，使處于接通或截?cái)酄顟B(tài)，因此可用于制作光學(xué)開關(guān) [Charles B， reenberg. Optically switchable thin films:a review. Thin Solid Films, 1994， 251:81.]，可通過激光或壓力控制其開關(guān)狀態(tài)。在一 定的壓力下，SmS薄膜的電阻率和反射率也隨著壓力而變化，因此還可以 用來制作微小應(yīng)力計(jì)[Vasil，ev， L. N. ; Kaminskii， V. V. ; Kurapov， Yu.M. Conductivity of SmS thin films [J"]. Fizika Tverdogo Tela, 1996， 38 (3) : 779-785.]和壓敏元件[Matsubayashi Kazuyuki ， Mukai Hitoshi ， Tsuzuki Takashi， et al. Insulator—metal transition studied by heat capacity measurements on SmS[J]. Physica B: Condensed Matter (Amsterdam, Netherlands), 2003， (329-333): 484.]?？刂茰囟妊h(huán) 或者激光讀寫，可以在SmS薄膜中擦除和寫入數(shù)據(jù)，因而將SmS薄膜制作 光學(xué)數(shù)字儲(chǔ)存器[Tanemura S， Miao L， Koide S. Optical properties of metal and semiconductor SmS thin films fabricated by rf/dc dual magnetron sputtering. Applied Surface Science, 2004， 238(1-4): 360.]。此外，也可以考慮將SmS薄膜應(yīng)用于全息防偽技術(shù)。
目前，SmS薄膜的制備方法主要有濺射法[黃劍鋒，曹麗云.雙靶濺 射法制作SmS光學(xué)薄膜.稀有金屬材料與工程，2004, 33 (3): 333.]、反 應(yīng)性蒸鍍法[C F Hickey， U J Gibson. SmS phase transition in thin films prepared by reactive evaporation [J]. Phase Transitions, 1989， 14: 187.]、脈沖激光沉積法[PMiodushevsky， M L Protopapa， F De Tomasi. Fine trimming of SmS film resistance by XeCl laser ablation [J]. Thin Solid Films, 2000， 359: 251.]和MOCVD法[VolodinNM, Zavyalova L V, Kirillov A I， et al. Investigation of growth conditions crystal structure and surface morphology of SmS films fabricated by MOCVD technique [J]. Kvantova ta Optoelekt皿ika， 1999， 2(2): 78.]等。 這些方法制備SmS薄膜所需設(shè)備比較昂貴，成本較高，且工藝難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備簡單，容易控制，制備時(shí)間短，成本低的微波水熱法制備SmS納米粉體的方法，按本發(fā)明的方法制備的SmS納 米粉體粒度為20 50nm，純度較高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1) 首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;
2) 然后，將分析純的SraCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成濃度為0. 5 2mol/L的SmCl3溶液，將分析純的Na2S203 5H20溶入通 入Ar氣的去離子水中，配置成0. 5 2mol/L的船&03溶液；
3) 其次，將SmCl3溶液和Na2S203溶液按照l:2 l:10體積比混合，攪 拌均勻，用0. 05mol/L的HC1調(diào)節(jié)溶液pH為3 3. 5;
4) 將上述溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在67 80%，密封微 波水熱釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在100 180°C，反應(yīng)1 4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；
5) 最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心分離，然后用無 水乙醇或異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于50 7(TC的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
由于本發(fā)明制備Sm203納米粉體反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期的 退火熱處理，且工藝設(shè)備簡單，成本低，制備的納米材料粒度均勻、顆粒 尺寸分散度低。并且利用微波水熱方法比簡單的水熱法可以更好的提高納 米粉體的質(zhì)量和縮短反應(yīng)時(shí)間。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為0. 8mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S20^5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成0.8mol/L的版23203溶液；其次，將SmCl3溶液和％25203溶液按照1:6 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3;將上述溶 液倒入微波水熱釜中，填充度控制在80%，密封微波水熱釜，將其放入 MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在150°C，反應(yīng)2小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/ 分鐘離心分離，然后用無水乙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置 于5(TC的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
實(shí)施例2:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. 7mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2SA.5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1. 7mol/L的Na2S2(V溶液；其次，將SmCl3溶液和*23203溶液按照1: 2 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3.2;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在75%，密封微波水熱釜，將其放入 MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在130°C，反應(yīng)3小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/ 分鐘離心分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于 6(TC的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
實(shí)施例3:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為0. 5mol/L 的SmCL溶液，將分析純的Na2S20^5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1.0mol/L的Na2S203溶液；其次，將SmCl3溶液和Na2SA溶液按照1:8 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3.4;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在67%，密封微波水熱釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在18°C，反應(yīng)1小時(shí)， 反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘 離心分離，然后用無水乙醇洗漆4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于70°C 的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
實(shí)施例4:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. 3、mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S203 '5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成0. 5mol/L的Na2SA溶液；其次，將SmCl3溶液和Na2S203溶液按照1:4 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3.1;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在70%，密封微波水熱釜，將其放入 MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在120°C，反應(yīng)4小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/ 分鐘離心分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于 55X:的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
實(shí)施例5:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. Omol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S20^5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1. 3mol/L的Na2S203溶液;其次，將SmCl3溶液和化&03溶液按照1:10 體積比混合，攪拌均勻，用0. 05mol/L的HC1調(diào)節(jié)溶液pH為3. 5;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在73%，密封微波水熱釜，將其放入 MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在160°C，反應(yīng)2小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/ 分鐘離心分離，然后用無水乙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于63i:的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
實(shí)施例6:首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為2mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2SA"5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成2mol/L的Na2SA溶液；其次，將SmCl3溶液和化&03溶液按照1: 5 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3.3;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在78%，密封微波水熱釜，將其放入 MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在IO(TC，反應(yīng)4小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/ 分鐘離心分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于 68'C的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
權(quán)利要求
1、一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法，其特征在于1)首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的O2；2)然后，將分析純的SmCl3·6H2O溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為0.5～2mol/L的SmCl3溶液，將分析純的Na2S2O3·5H2O溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成0.5～2mol/L的Na2S2O3溶液；3)其次，將SmCl3溶液和Na2S2O3溶液按照1∶2～1∶10體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3～3.5；4)將上述溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在67～80％，密封微波水熱釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在100～180℃，反應(yīng)1～4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心分離，然后用無水乙醇或異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于50～70℃的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為0. 8mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S203 5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成0.8mol/L的船&03溶液；其次，將SmCl3溶液和Na2S203溶液按照1:6 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3;將上述溶 液倒入微波水熱釜中，填充度控制在80Q^，密封微波水熱釜，將其放入溫 壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在15(TC，反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心分 離，然后用無水乙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于5(TC的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. 7mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S20^5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1. 7mol/L的Na2S203溶液；其次，將SmCl3溶液和Na2SA溶液按照1: 2 體積比混合，攪拌均勻，用0. 05mol/L的HC1調(diào)節(jié)溶液pH為3. 2;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在75%，密封微波水熱釜，將其放入 溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在13(TC，反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心 分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于6(TC的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為0. 5mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S20s'5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1.0mol/L的Na2SA溶液；其次，將SmCl3溶液和Na2SA溶液按照1:8 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3.4;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在67%，密封微波水熱釜，將其放入 溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在18。C，反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)結(jié) 束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心分離，然后用無水乙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于7(TC的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. 3、mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S203 '5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成0.5mol/L的Na2S203溶液；其次，將SmCl3溶液和N&S203溶液按照1:4 體積比混合，攪拌均勻，用0.05mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3. 1;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在70%，密封微波水熱釜，將其放入 溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在12(TC，反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開7jC熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心 分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于55"C的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為1. Omol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S20^5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成1. 3mol/L的Na2SA溶液;其次，將SmC:U溶液和Na2SA溶液按照1:10 體積比混合，攪拌均勻，用0. 05mol/L的HC1調(diào)節(jié)溶液pH為3. 5;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在73%，密封微波水熱釜，將其放入 溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在16(TC，反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心 分離，然后用無水乙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于63匸的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法， 其特征在于首先，在去離子水中通入Ar氣除去水中的02;然后，將分 析純的SmCl3 6H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配置成濃度為2mol/L 的SmCl3溶液，將分析純的Na2S203'5H20溶入通入Ar氣的去離子水中，配 置成2mol/L的Na2SA溶液；其次，將SmCl3溶液和N&SA溶液按照1: 5 體積比混合，攪拌均勻，用0. 05mol/L的HC1調(diào)節(jié)溶液pH為3. 3;將上述 溶液倒入微波水熱釜中，填充度控制在78%，密封微波水熱釜，將其放入 溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中，水熱溫度控制在10(TC，反應(yīng)4小時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束后自然冷卻到室溫；最后，打開水熱釜，將產(chǎn)物以4000轉(zhuǎn)/分鐘離心 分離，然后用異丙醇洗滌4次，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于68'C的電 熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。
全文摘要
一種微波水熱法制備SmS納米粉體的方法，在去離子水中通入Ar氣除去水中的O₂；然后，將分析純的SmCl₃·6H₂O和Na₂S₂O₃·5H₂O分別溶入通入Ar氣的去離子水中配置成SmCl₃溶液和Na₂S₂O₃溶液；將SmCl₃溶液和Na₂S₂O₃溶液混合后用HCl調(diào)節(jié)溶液pH為3～3.5；將溶液倒入微波水熱釜中，密封微波水熱釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱釜，將產(chǎn)物離心分離，使產(chǎn)物顆粒間接和疏松，并置于電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得SmS納米粉體。本發(fā)明制備Sm₂O₃納米粉體反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期的退火熱處理，且工藝設(shè)備簡單，成本低，制備的納米材料粒度均勻、顆粒尺寸分散度低。
文檔編號C01F17/00GK101486484SQ20091002119
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者曹麗云, 李娟瑩, 殷立雄, 馬小波, 艷 黃, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)