一種納米釩酸鑭空心微球的制備方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于無機納米材料領域，具體說是涉及一種納米銀酸鑭空心微球的水熱合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空心微球也稱空心球殼材料，一般具有大內(nèi)部空腔，比表面積大、密度小、絕緣性和過濾性好，在納米化學反應器、催化、生物醫(yī)藥、顏料、鋰離子電池、太陽能電池、氣體傳感器、污水處理、光電探測器、光子晶體、超極電容器等領域有重要的應用前景。納米空心微球是一種兼具一般空心球和納米材料優(yōu)勢的新型結(jié)構(gòu)，其制備研究越來越受到人們的重視。
[0003]釩酸鑭是一種重要的稀土化合物，它在催化領域、發(fā)光材料、電學和磁學性質(zhì)等方面有著廣泛的應用。納米釩酸鑭空心微球有希望表現(xiàn)出更加優(yōu)異、新穎的性能。水熱法及溶劑熱是合成空心微球的有效技術(shù)手段，本課題組已申請專利“一種球狀大孔二氧化硅殼材料及其制備方法”制備的二氧化娃球殼，其殼表面有一大孔，與本專利的銀酸鑭空心球殼有相似的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的在于提出一種新的、操作簡單的納米釩酸鑭空心微球的水熱制備方法。
[0005]技術(shù)方案:
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種納米釩酸鑭空心微球的制備方法，其特征在于:該方法步驟如下:
(1)取硝酸鑭或氯化鑭溶液與Η)ΤΑ溶液在磁力攪拌下混合于燒杯中，然后加入偏釩酸銨或釩酸鈉溶液，再加入水和乙二醇混合溶液，整個過程在磁力攪拌下進行；調(diào)節(jié)溶液PH值為3-4，制備水熱體系的初始溶液；初始溶液中La、V與EDTA摩爾比為1:1:1 ;
(2)初始溶液攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應釜中，水熱溫度在180-220°C之間，水熱時間為1_4天；
(3)水熱反應結(jié)束后，將反應釜中的混濁液靜置分離，分別用蒸餾水、無水乙醇洗滌沉淀物，80°C下干燥12小時，得到納米釩酸鑭空心微球粉末。
[0006]水熱體系為水和乙二醇混合溶液，乙二醇與初始溶液總體積的比值為0.15-0.4。
[0007]采用順03或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3_4。
[0008]初始溶液中鑭元素、釩元素、EDTA的摩爾濃度均在0.0125-0.05 Mol/L。
[0009]所制備的釩酸鑭空心微球為單斜相和四方相混相或單一四方相釩酸鑭。
[0010]所制備的納米釩酸鑭空心微球表面具有納米結(jié)構(gòu)，微球直徑在2-4 μ m，球殼表面有一個大孔，孔徑在75-130 nm之間。
[0011]優(yōu)點及效果:
本發(fā)明所述水熱法制備的納米釩酸鑭空心微球具有以下特點: (I)本發(fā)明方法一步水熱法納米釩酸鑭空心微球，實驗操作簡單，無需煅燒去模板過程。
[0012](2)制備的納米釩酸鑭空心微球表面為納米顆粒和納米棒，且球殼表面具有一個規(guī)則或不規(guī)則的大孔，結(jié)構(gòu)新穎，在催化劑載體及生物標記等領域具有潛在的應用價值。
[0013](3)本方法可選擇性制備單斜相、四方相和混相的納米釩酸鑭空心微球。
[0014](4)所制備的納米釩酸鑭空心微球，是良好的熒光發(fā)光材料的基質(zhì)材料，Eu摻雜后的納米釩酸鑭空心微球顯示了良好的紅光發(fā)射性能。
[0015](5)本方法制備的納米釩酸鑭空心微球，與本課題組已申請專利“一種球狀大孔二氧化硅殼材料及其制備方法”制備的二氧化硅球殼，在形貌上有相似之處，球殼表面均可見一個大孔，可能由于兩種方法所采用的模板劑相似，本方法中起到模板作用的為m)TA和乙二醇。
[0016]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明在實施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的XRD譜圖，制備的釩酸鑭為四方相。
[0017]圖2為本發(fā)明在實施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡圖。
[0018]圖3為本發(fā)明在實施例1的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜圖，在發(fā)射波長612 nm下測試激發(fā)譜圖，在273nm紫外光激發(fā)下測試樣品的發(fā)射光譜圖。
[0019]圖4為本發(fā)明在實施例2的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的XRD譜圖，制備的釩酸鑭為單斜相和四方相混相。
[0020]圖5為本發(fā)明在實施例2的工藝條件下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡圖。
[0021]圖6為本發(fā)明在實施例3的工藝下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡照片。
[0022]圖7為本發(fā)明在實施例4的工藝下制得的納米釩酸鑭空心微球的掃描電鏡照片。
[0023]【具體實施方式】:
本發(fā)明采用水熱法制備了納米釩酸鑭空心微球，制備過程簡單，制備的納米釩酸鑭空心微球是良好的熒光發(fā)光材料的基質(zhì)材料，在催化、照明、生物標記等領域中有很大的潛在應用價值。
[0024]本發(fā)明方法制備的納米釩酸鑭空心微球，未見報道，尚屬首創(chuàng)。
[0025](I)取硝酸鑭或氯化鑭溶液與EDTA溶液在磁力攪拌下混合于燒杯中，然后加入偏釩酸銨或釩酸鈉溶液，再加入水和乙二醇混合溶液，整個過程在磁力攪拌下進行；采用HNO3或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3-4，制備水熱體系的初始溶液；初始溶液中La、V與EDTA摩爾比為 1:1:1。
[0026](2)初始溶液攪拌30 min后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應釜中，水熱溫度在180-220°C之間，水熱反應釜填充度約為70%，水熱時間為1-4天。
[0027](3)水熱反應結(jié)束后，將反應釜中的混濁液靜置分離，分別用蒸餾水、無水乙醇洗滌沉淀物，80°C下干燥12小時，得到納米釩酸鑭空心微球粉末。
[0028]水熱體系為水和乙二醇混合溶液，乙二醇與初始溶液總體積的比值為0.15-0.4。
[0029]初始溶液中鑭元素、釩元素、EDTA的摩爾濃度均在0.0125-0.05 Mol/L。
[0030]采用順03或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為3_4。
[0031]所制備的釩酸鑭空心微球為單斜相和四方相混相或單一四方相釩酸鑭。
[0032]所制備的納米釩酸鑭空心微球表面具有納米結(jié)構(gòu)，微球直徑在2-4 μ m左右，球殼表面有一個大孔，孔徑在75-130 nm之間。
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
本發(fā)明的納米釩酸鑭空心微球的制備方法，實施例中采用的溶液濃度如下:濃度為0.2Mol/L La (NO3)3溶液或 LaCl 3溶液；0.2 Mol/L 的 EDTA 溶液；0.2 Mol/L NH4VO3或 Na3VO4S液;配制HNO3 (濃硝酸與水體積比1:1)、NaOH (IMol/L)調(diào)節(jié)溶液。
[0034]實施例1:
(I)分別取2 mL硝酸鑭溶液、2 mL EDTA溶液混合于25 mL燒杯中，攪拌20 min后，磁力攪拌下逐滴加入2 mL NH4VO3溶液，再加入6.6 m