一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，該方法為：一、將主體原料和熔鹽原料置于球磨機(jī)中球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；二、在攪拌條件下將混合粉料油浴加熱后保溫?cái)嚢瑁玫芥u酸鋅粉體；三、將鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離子，烘干，得到具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體。本發(fā)明具有原料易得、成本低廉、工藝簡單、制備方便、環(huán)境適應(yīng)性好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。采用該方法制備的鎢酸鋅晶體的粒徑為20nm～200nm，粉體分散性好，晶體發(fā)育良好。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微納米晶粉體的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有納米尺寸的鎢酸鋅 晶體的制備方法。 一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法
【背景技術(shù)】
[0002] 鎢酸鋅（ZnW04)是一種重要的功能材料，因其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、高折射率、高X 射線吸收系數(shù)、高量子產(chǎn)率以及良好的光電活性等特點(diǎn)，在射線閃爍體、光致發(fā)光、微波系 統(tǒng)固態(tài)激光器、氣體和濕度傳感器、光催化、聲光學(xué)纖維和磁性材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng) 用。要使鎢酸鋅在上述應(yīng)用中能發(fā)揮最大的效應(yīng)，一般需要其具有納米尺寸，并且晶體發(fā)育 完整，因此，探索納米尺寸鎢酸鋅晶體的制備工藝成為一個研究熱點(diǎn)。鎢酸鋅納米顆粒的合 成方法有多種，傳統(tǒng)方法有固相合成、在水溶液中通過加熱沉淀前軀體合成、溶膠-凝膠 法及水熱法等。但是通過上述方法制備的粉體具有一些缺點(diǎn)，如產(chǎn)物顆粒尺寸較大、制備過 程復(fù)雜、反應(yīng)周期長及高溫合成粉體能耗高等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有納米尺 寸的鎢酸鋅晶體的制備方法。該方法采用對環(huán)境無毒害的普通物質(zhì)為原料和介質(zhì)，在低溫 下采用熔鹽法制備具有納米尺寸，晶體發(fā)育良好的鎢酸鋅納米粉體，具有成本低、工藝簡 單、制備方便、環(huán)境適應(yīng)好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶 體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0005] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1: (10?16)的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙 醇為球磨介質(zhì)球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；所述主體原料為鎢酸鈉和草酸鋅， 鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為（1?2) : 1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混合物，硝酸鋰 和氯化鉀的摩爾比為3: (1?3);
[0006] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°C?450°C，然后 保溫?cái)嚢鑜h?10h，得到鎢酸鋅粉體；
[0007] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0008] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述主體原料和熔 鹽原料的質(zhì)量比為1: (12?15)。
[0009] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述主體原料和熔 鹽原料的質(zhì)量比為1:14。
[0010] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述球磨混合的時 間為4h?6h。
[0011] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述鎢酸鈉和草酸 鋅的摩爾比為1. 5:1。
[0012] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述硝酸鋰和氯化 鉀的摩爾比為3:2。
[0013] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述烘干的溫度為 50。。?60。。。
[0014] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟二中在攪拌條件下將步 驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C?450°C，然后保溫?cái)嚢?h?4h。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1、本發(fā)明采用對環(huán)境無毒害的普通物質(zhì)為原料和介質(zhì)，在低溫下采用熔鹽法制備 具有納米尺寸，晶體發(fā)育良好的鎢酸鋅納米粉體，具有成本低、工藝簡單、制備方便、環(huán)境適 應(yīng)好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0017] 2、本發(fā)明的制備方法可以使用常用的設(shè)備，如油浴鍋，烘箱，球磨機(jī)等，采用易于 獲得的價格低廉的原料，運(yùn)用簡單易行的工藝路線實(shí)現(xiàn)鎢酸鋅納米尺寸晶體在低至150°C 的溫度下的合成，因此，極易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0018] 3、本發(fā)明采用硝酸鋰和氯化鉀作為熔鹽原料，與兩種主體原料物質(zhì)均不發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，硝酸鋰和氯化鉀形成的混合物的共熔點(diǎn)可低至210°C，調(diào)節(jié)氯化鉀在熔鹽原料中的含 量，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)混合熔鹽的熔點(diǎn)。因此，這種熔鹽配方，既可保證在低溫下有液相參 與促進(jìn)反應(yīng)物合成最終產(chǎn)物，降低合成溫度，而且可通過調(diào)節(jié)氯化鉀含量改變?nèi)埯}液相含 量和粘度，達(dá)到控制產(chǎn)物晶體形態(tài)的目的。
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4制備的鎢酸鋅晶體的X射 線衍射圖譜。
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例5制備的鎢酸鋅晶體的透射電鏡照片。
[0022] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例6制備的鎢酸鋅晶體的透射電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:12的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在50°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料 的質(zhì)量總和；
[0025] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C，然后保溫?cái)嚢?4h，得到鶴酸鋅粉體；
[0026] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?50nm的鎢酸鋅晶體。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:14的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在55°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料 的質(zhì)量總和；
[0029] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至350°C，然后保溫?cái)嚢?3h，得到鶴酸鋅粉體；
[0030] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為30nm?60nm的鎢酸鋅晶體。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:15的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為2:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:3 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料的 質(zhì)量總和；
[0033] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至400°C，然后保溫?cái)嚢?2h，得到鶴酸鋅粉體；
[0034] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為50nm?80nm的鎢酸鋅晶體。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:16的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合5h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為2:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:3 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料的 質(zhì)量總和；
[0037] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至450°C，然后保溫?cái)嚢?lh，得到鶴酸鋅粉體；
[0038] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為70nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0039] 實(shí)施例5
[0040] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:10的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合6h，然后在50°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.8:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:1 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料 的質(zhì)量總和；
[0041] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°c，然后保溫?cái)嚢?l〇h，得到鶴酸鋅粉體；
[0042] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?40nm的鎢酸鋅晶體。
[0043] 實(shí)施例6
[0044] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:13的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為球 磨介質(zhì)，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:1.5 ;所述無水乙醇的質(zhì)量等于主體原料與熔鹽原料 的質(zhì)量總和；
[0045] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至250°C，然后保溫?cái)嚢?8h，得到鶴酸鋅粉體；
[0046] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為70nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0047] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例4制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，實(shí)施例1 至實(shí)施例4制備的均為單相鎢酸鋅晶體，而且衍射峰明顯寬化，說明晶體尺寸較小。
[0048] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例5制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，晶體發(fā)育較好，尺寸 約為20nm?40nm。
[0049] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例6制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，晶體發(fā)育完整，尺寸 為 70nm ?200nm。
[0050] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1: (10?16)的質(zhì)量比置于球磨機(jī)中，以無水乙醇為 球磨介質(zhì)球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；所述主體原料為鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸 鈉和草酸鋅的摩爾比為（1?2): 1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混合物，硝酸鋰和氯 化鉀的摩爾比為3: (1?3); 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°C?450°C，然后保溫 攪拌lh?10h，得到鎢酸鋅粉體； 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含氯離子，然 后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述主體原料和熔鹽原料的質(zhì)量比為1: (12?15)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述主體原料和熔鹽原料的質(zhì)量比為1:14。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述球磨混合的時間為4h?6h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述烘干的溫度為50°C?60°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟二中在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C?450°C，然后保溫?cái)?祥2h?4h。
【文檔編號】B82Y30/00GK104098140SQ201410352484
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】劉向春, 左琛光, 李繼苗, 周凱旋, 楊洋 申請人:西安科技大學(xué)