專利名稱：一種鍺酸鈣納米線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鍺酸鈣納米線及其制備方法。
背景技術(shù)：
一維無機(jī)納米材料是未來納米光學(xué)器件、納米傳感器件、電子器件、光電器件的重 要構(gòu)造單元，在低維納米材料的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。鍺酸鈣是一種重要的三元化合物，具有良好的光學(xué)性能、自旋電子特性，在光學(xué)、 晶體管等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。通過將塊體鍺酸鈣制備成一維鍺酸鈣納米材料，如鍺 酸鈣納米線，可出現(xiàn)鍺酸鈣塊體材料所不具備的新穎特性，如量子限制效應(yīng)、光致發(fā)光現(xiàn)象 的強(qiáng)化、光譜的藍(lán)移等現(xiàn)象，甚至具有良好的電化學(xué)傳感性能，可擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，所以可 以預(yù)計(jì)鍺酸鈣納米線等一維鍺酸鈣納米材料在納米光學(xué)器件、電化學(xué)傳感器件、晶體管等 方面具有很好的應(yīng)用前景，可成為納米領(lǐng)域的一種很有應(yīng)用潛力的新材料。然而，迄今為 止，尚沒有關(guān)于一維鍺酸鈣納米材料，尤其是鍺酸鈣納米線及其制備方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鍺酸鈣納米線及其制備方法。本發(fā)明的鍺酸鈣納米線，由直徑20-100nm、長度大于100 μ m的單晶鍺酸鈣構(gòu)成。本發(fā)明所提供鍺酸鈣納米線的制備方法具體如下采用不同的鈣源和二氧化鍺作為原料，水為溶劑，其中所述鈣源為乙酸鈣或氯 化鈣或硝酸鈣，原料中鈣與鍺的摩爾比為2 1，首先將二氧化鍺與含鈣原料乙酸鈣或氯 化鈣或硝酸鈣放入攪拌器加水?dāng)嚢?，將攪拌后得到的混合溶液置于密閉容器內(nèi)，于溫度 100-200°C下，保溫1-24小時(shí)，得到了絨狀白色產(chǎn)物，即為鍺酸鈣納米線；所述二氧化鍺與 鈣源的總量不大于水溶劑重量的10%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度 不大于80%。本發(fā)明所述二氧化鍺與鈣源的總量占溶劑重量的5%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總 量占密閉容器的填充度不大于60 %。本發(fā)明所述二氧化鍺與鈣源的總量占溶劑重量的2%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總 量占密閉容器的填充度不大于40 %。本發(fā)明較佳的制備條件為100-150°c、保溫6-12小時(shí)。本發(fā)明采用上述制備方法，利用二氧化鍺與鈣源在密閉容器內(nèi)反應(yīng)生成鍺酸鈣， 可大量制備出純度高、尺寸分布較均勻的鍺酸鈣納米線，該方法制備溫度低、無需添加模 板、重復(fù)性好、工藝過程簡單、易于操作控制、無污染。由于制備過程簡單、生長溫度低，所以 所得鍺酸鈣納米線的成本較低，為鍺酸鈣納米線的實(shí)際應(yīng)用提供了條件。采用類似方法很 有可能得到更多種類、性能獨(dú)特的一維納米材料，為一維納米材料的研究開拓了新思路，有 利于得到純度更高的一維納米材料產(chǎn)品。本發(fā)明采用的是無毒的二氧化鍺及不同的鈣源， 溶劑為水，原料及制備過程均對環(huán)境無污染，符合環(huán)保要求的現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向，可實(shí)現(xiàn)鍺酸鈣納米線的批量化綠色制備。


圖1為本發(fā)明制備的鍺酸鈣納米線的X-射線衍射(XRD)圖譜。根據(jù)鍺酸鈣納米線的XRD衍射圖譜，經(jīng)檢索(JCPDS PDF No. 25-0137)可知所得鍺酸鈣納米線主要為四方結(jié)構(gòu)的Ca2GeO4晶相，還含有少量的菱形結(jié)構(gòu)的Ca2Ge7O16晶相 (JCPDS PDF No. 34-0286)、三斜結(jié)構(gòu)的 CaGe2O5 晶相(JCPDSPDF No. 23-0869)及六方結(jié)構(gòu)的 GeO2 晶相(JCPDS PDF No. 65-6772)。圖2為本發(fā)明制備的鍺酸鈣納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。其中圖2(a)為放大倍數(shù)為2000倍的SEM圖像，圖2 (b)為放大倍數(shù)為5000倍的 SEM圖像，圖2 (c)為放大倍數(shù)為10000倍的SEM圖像，圖2 (d)為放大倍數(shù)為30000倍的SEM圖像。從圖中可看出本發(fā)明制備的鍺酸鈣納米線純度高，均為納米線狀結(jié)構(gòu)，沒有其他 形態(tài)的納米結(jié)構(gòu)。納米線的直徑約20-100nm，長度大于100 μ m，納米線的表面光滑，形態(tài)筆 直。說明這種方法可得到直徑分布較均勻、純凈的鍺酸鈣納米線。圖3為本發(fā)明制備的鍺酸鈣納米線的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。從圖中可以看出與鍺酸鈣納米線的SEM觀測結(jié)果相似，鍺酸鈣納米線的TEM圖像 也顯示納米線的形態(tài)筆直，表面光滑，頭部為平面結(jié)構(gòu)。圖4為本發(fā)明制備的鍺酸鈣納米線的高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像。這是單根鍺酸鈣納米線邊緣的HRTEM圖像，從圖中可以看出所得納米線為晶型完 好的單晶結(jié)構(gòu)，右上角的傅立葉變換衍射花樣(FFT)進(jìn)一步顯示鍺酸鈣納米線為單晶結(jié) 構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將占水溶劑重量3%的二氧化鍺、乙酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、乙酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的60%。然后在溫度180°C下保溫24小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例2 將占水溶劑重量3%的二氧化鍺、氯化鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、氯化鈣與水溶劑總量占密閉容器的60%。然后在溫度150°C下保溫24小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例3、將占水溶劑重量3%的二氧化鍺、硝酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、硝酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的60%。然后在溫度180°C下保溫12小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例4:將占水溶劑重量5%的二氧化鍺、乙酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、乙酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的60%。然后在溫度120°C下保溫12小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例5 將占水溶劑重量5%的二氧化鍺、氯化鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、氯化鈣與水溶劑總量占密閉容器的40%。然后在溫度150°C下保溫12小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。
實(shí)施例6 將占水溶劑重量5%的二氧化鍺、硝酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、硝酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的80%。然后在溫度120°C下保溫6小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例7 將占水溶劑重量7%的二氧化鍺、乙酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、乙酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的80%。然后在溫度150°C下保溫6小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。實(shí)施例8 將占水溶劑重量7%的二氧化鍺、硝酸鈣與蒸餾水混合后放入密閉容器 內(nèi)，二氧化鍺、硝酸鈣與水溶劑總量占密閉容器的80%。然后在溫度120°C下保溫8小時(shí)。 最終得到了直徑20-100nm、長度大于100 μ m的鍺酸鈣納米線絨狀白色產(chǎn)物。
權(quán)利要求
一種鍺酸鈣納米線，其特征在于該鍺酸鈣納米線由直徑20 100nm、長度大于100μm的單晶鍺酸鈣構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述鍺酸鈣納米線的制備方法，其特征在于該制備方法具體步驟如下采用不同的鈣源和二氧化鍺作為原料，水為溶劑，其中所述鈣源為乙酸鈣或氯化鈣或 硝酸鈣，原料中鈣與鍺的摩爾比為2 1，首先將二氧化鍺與含鈣原料乙酸鈣或氯化鈣或 硝酸鈣放入攪拌器加水?dāng)嚢瑁瑢嚢韬蟮玫降幕旌先芤褐糜诿荛]容器內(nèi)，于溫度100-200°C 下，保溫1-24小時(shí)，得到了絨狀白色產(chǎn)物，即為鍺酸鈣納米線；所述二氧化鍺與鈣源的總 量不大于水溶劑重量的10%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于 80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述二氧化鍺與鈣源的總量占水溶 劑重量的5%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述二氧化鍺與鈣源的總量占水溶 劑重量的2%，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述溫度為100-150°C，保溫6-12小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鍺酸鈣納米線及其制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的鍺酸鈣納米線由直徑20-100nm、長度大于100μm的單晶鍺酸鈣構(gòu)成。其制備方法是采用不同的鈣源和二氧化鍺作為原料，水為溶劑，其中所述鈣源為乙酸鈣或氯化鈣或硝酸鈣，原料中鈣與鍺的摩爾比為2∶1，首先將二氧化鍺與含鈣原料放入攪拌器加水?dāng)嚢?，將攪拌后得到的混合溶液置于密閉容器內(nèi)，于溫度100-200℃下，保溫1-24小時(shí)，得到了絨狀白色產(chǎn)物，即為鍺酸鈣納米線。本發(fā)明采用的是無毒的二氧化鍺及不同的鈣源，溶劑為水，原料及制備過程均對環(huán)境無污染，符合環(huán)保要求的現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展方向，可實(shí)現(xiàn)鍺酸鈣納米線的批量化綠色制備。
文檔編號C30B29/62GK101956237SQ20101050246
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者楊永, 樊傳剛, 胡錦蓮, 裴立宅 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)