專利名稱：一種八面體結(jié)構ZnGa₂O₄單晶的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種ZnGa2O4單晶的制備方法，具體涉及一種八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的制備方法。
背景技術：
ZnGa2O4是具有立方晶系尖晶石結(jié)構的復合氧化物，其應用前景比較廣泛，可以應用于場發(fā)射顯示器、薄膜電致發(fā)光顯示器、和真空熒光顯示器，同時由于有著優(yōu)越的熱學和化學穩(wěn)定性，能承受較高的電流沖擊，從而能代替硫化物在發(fā)光二極管、光電探測器、低電壓發(fā)光材料中使用；光催化方面，介孔ZnGa2O4用于CO2的光還原，成功地實現(xiàn)了將CO2轉(zhuǎn)化為碳氫化合物燃料；在降解苯系列污染物中，ZnGa2O4表現(xiàn)出優(yōu)于TiO2及其摻雜物的光催化活性，因此尖晶石晶體結(jié)構ZnGa2O4晶體受到了廣泛的關注。迄今為止，ZnGa2O4的制備多以ZnO和Ga2O3為起始原料，采用傳統(tǒng)的高溫固相反應法，在 120CTC左右燒成[Kim JS, Park HL, Kim GC. et al. Luminescence enhancementof ZnGa2O4 Mn2+by Ge4+and Li+doping[J] Solid State Communications, 2003,126 (9)515-518]。這樣制備的物質(zhì)形貌不規(guī)則，含有很多缺陷，影響其性能；Zhang等人采用水熱法合成了介孔的 ZnGa2O4 材料[XINNIAN ZHANG, IIANHUI HUANG, RAINING DING etal. Photocatalytic Decomposition of Benzene by Porous NanocrystalIine ZnGa2O4with a High Surface Area[J]. Environmental Science&Technology，2009，43(15)5947-5951];李朝建等人采用水熱法在不同反應時間下制備了棒狀和小顆粒狀ZnGa2O4材料[李朝建，黃可龍，全玉等.pH值對水熱法制備ZnGa2O4粉體的影響[J].功能材料與器件學報，2006，12 (5) =456-460] ；Lu等人采用無機前驅(qū)體法制備了橢球狀ZnGa2O4材料[Lu Zou, Xu Xiang, Min Wei, et al. Single-Crystalline ZnGa2O4Spinel Phosphor viaa Single-Source Inorganic Precursor Route[J] Inorgnic Chemistry Article,2008,47(6) :1361-1369] ；Zhang Xintian等人采用化學氣相沉積制備出八面體形的ZnGa2O4材料[Xitian Zhang, Yangyan Rao, Yao Liang. Synthesis of octahedral ZnGa2044particIesand their field-emission properties [J]. J. Phys. D Appl. Phys, 2008,41,1-4]等。這些方法要么不能夠制備出八面體結(jié)構的ZnGa2O4單晶，要么設備昂貴，操作復雜，工藝過程不易控制，重復性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種設備成本低，操作簡單，重復性好，容易控制的八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是步驟一將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于0. 3-0. 8mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為0. 1-0. 5mol/L的懸浮液A ；步驟二 將乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為O. lmol/L的透明溶液B ;步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I 1.4-2的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的乙二胺四乙酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的乙二胺四乙酸(EDTA)，用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 2-3，充分攪拌30-60min 得溶液 C ；
步驟四將溶液C置于紫外燈下反應10-60min，然后在微波反應器中反應l_3h，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以2-5°C /min的升溫速率自室溫升溫至400-600°C反應4-8h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。所述的紫外燈的紫外波長為365nm。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在原料易得，設備成本低，操作簡單，重復性好。


圖I為本發(fā)明實施例I制備的八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的XRD衍射圖。圖中 為ZnGa2O4單晶的衍射峰；圖2為本發(fā)明實施例I所制備的八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例I :步驟一將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于O. 5mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為O. lmol/L的懸浮液A ；步驟二 將乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為O. lmol/L的透明溶液B ;步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I I. 4的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的乙二胺四乙酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的乙二胺四乙酸(EDTA)，用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 2. 5，充分攪拌30min得溶液C ；步驟四將溶液C置于波長為365nm的紫外燈下反應20min，然后在微波反應器中反應3h，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以4°C /min的升溫速率自室溫升溫至400°C反應8h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。將所得的八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶用日本Rigaku公司生產(chǎn)D/max2200PC型x射線衍射儀測定，結(jié)果如圖I所示，得到結(jié)晶性較好的純相ZnGa2O4晶體，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物的JCPDS卡號為38-1240，屬于立方晶系。該樣品的微觀形貌采用JSM-6390A型掃描電子顯微鏡進行觀察，結(jié)果為圖2，從圖中可以看出所制備的為八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶，其平均尺寸大約為Ium0實施例2 :步驟一將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于O. 7mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為O. 3mol/L的懸浮液A ；步驟二 將乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為0. lmol/L的透明溶液B ;步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I 1.6的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的乙二胺四乙酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的乙二胺四乙酸(EDTA),用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 3,充分攪拌40min得溶液C ; 步驟四將溶液C置于波長為365nm的紫外燈下反應lOmin，然后在微波反應器中反應3h，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以5°C /min的升溫速率自室溫升溫至600°C反應5h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。實施例3 :步驟一將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于0. 3mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為0. 5mol/L的懸浮液A ；步驟二 將乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為0. lmol/L的透明溶液B ;步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I 1.8的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的乙二胺四乙酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的乙二胺四乙酸(EDTA)，用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 2，充分攪拌60min得溶液C ;步驟四將溶液C置于波長為365nm的紫外燈下反應40min，然后在微波反應器中反應2h，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以:TC /min的升溫速率自室溫升溫至500°C反應6h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。實施例4 :步驟一將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于0. 8mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為0. 4mol/L的懸浮液A ；步驟二 將乙酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為0. lmol/L的透明溶液B ;步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I 2的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的乙二胺四乙酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的乙二胺四乙酸(EDTA)，用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 2. 8，充分攪拌50min得溶液C ;步驟四將溶液C置于波長為365nm的紫外燈下反應60min，然后在微波反應器中反應lh，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以2°C /min的升溫速率自室溫升溫至600°C反應4h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。
權利要求
1.ー種八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的制備方法，其特征在于 步驟ー將分析純的氧化鎵(Ga2O3)溶解于O. 3-0. 8mol/L的鹽酸中，不斷攪拌制成Ga離子濃度為O. 1-0. 5mol/L的懸浮液A ; 步驟ニ 將こ酸鋅(Zn(CH3COO)2)加入在蒸餾水中并不斷攪拌，配制成Zn離子濃度為O.lmol/L的透明溶液B; 步驟三將懸浮液A與透明溶液B按Zn Ga = I 1.4-2的摩爾比混合并攪拌均勻，然后向混合溶液中按Zn+Ga 分析純的こニ胺四こ酸(EDTA) =1:1的摩爾比加入分析純的こニ胺四こ酸(EDTA)，用分析純的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH = 2-3，充分攪拌30_60min得溶液C ； 步驟四將溶液C置于紫外燈下反應10-60min，然后在微波反應器中反應l_3h，直至水分揮發(fā)得到干凝膠； 步驟五將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中以2-5°C /min的升溫速率自室溫升溫至400-600°C反應4-8h，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。
2.根據(jù)權利要求I所述的八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的制備方法，其特征在于所述的紫外燈的紫外波長為365nm。
全文摘要
一種八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶的制備方法，將氧化鎵溶解于鹽酸中得懸浮液A；將乙酸鋅加入在蒸餾水中得透明溶液B；將懸浮液A與透明溶液B混合后向混合溶液中加入乙二胺四乙酸，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH＝2-3得溶液C；將溶液C置于紫外燈下反應，然后在微波反應器中反應，直至水分揮發(fā)得到干凝膠；將得到的干凝膠研磨細，然后放入馬弗爐中在400-600℃反應，即可得最終產(chǎn)物八面體結(jié)構ZnGa2O4單晶。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在原料易得，設備成本低，操作簡單，重復性好。
文檔編號C30B1/10GK102628185SQ20121011269
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權日2012年4月17日
發(fā)明者劉亮亮, 吳建鵬, 張曉薇, 曹麗云, 王開通, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學