專利名稱：一種三水合三鉬酸鉀納米線的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三鉬酸鉀納米線的制備方法，屬于納米技術、人工晶體學領域。
背景技術：
含鉬的聚多金屬氧酸鹽化合物可以用來作為催化劑，在表面催化、化學分析、生物化 學以及臨床醫(yī)療等方面都有著廣泛的應用。其中K2M0301()就是一種性能優(yōu)異的激光晶體 生長催化劑(L丄.Tian,J.Y.Wang,Q.C.Guan,J.Q.Wei，H.F.Pan，Y.G丄iu "Study on Growth and Optical Properties of YbYAB Crystal", J. Chin. Rare Earth Soc.， 2， 172-175(1999))，其可以很 簡單地通過K2Mo301(r3H20脫去結晶水得到。另外K2M030n)納米線有很好的溶解性，而 且制備方法簡單、快速，在納米溝道的制備方面也會有很大的應用前景。
制備納米線的方法主要有模板法、化學氣相沉積法、液相合成法等。而液相合成簡單 適用。鉬的同多酸鹽在溶液中有很多聚多酸根形式，長期以來用對鉬酸進行酸化 (acidification)處理的方法制備(W. Laocha, J. Jansen， and H. Schenk， "Crystal Structure of Fibrillar Potassium Trimolybdate K2M03Cho.3H20 by Direct Method/Powder Diffraction Package", J. Solid State Chem. 7/5， 225-228 (1995))。由于制備過程中形成的酸根離子與溶 液的濃度和pH值關系密切，而這幾種離子很難分辨，造成制備工藝的困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種簡單高效制備K2Mo301(r3H20納米
線的方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
本發(fā)明通過四水合七鉬酸銨在水中和鉀離子反應制備三水合三鉬酸鉀納米線。優(yōu)選在 反應前將反應物通過水浴加熱至3(TC到9(rC的范圍內，更優(yōu)選為70'C左右。在這個溫區(qū)， 溫度較高時反應速度較快，溫度較低時反應速度降低。反應時間約1-5分鐘，所得到的納 米線粗細均勻，長徑比大，片晶少。
其中的反應物四水合七鉬酸銨和鉀離子之間的物質的量比優(yōu)選在1: 10到3: 1的范
圍內，更優(yōu)選為1: 3。
所述四水合七鉬酸銨在水中和鉀離子進行反應前，通過所述水浴加熱將所述四水合七 鉬酸銨和無機鉀鹽溶解在去離子水中。所述無機鉀鹽選自由氯化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、溴 化鉀、碘化鉀和硫化鉀組成的集合中的一種或多種。
所述四水合七鉬酸銨和鉀離子的反應可在上述水浴條件下進行，持續(xù)約4-5分鐘；也 可在水浴加熱后的自然降溫過程中進行，持續(xù)約3-5分鐘。
所述反應完成后，優(yōu)選對獲得的三水合三鉬酸鉀納米線進行清洗，所述清洗過程持續(xù)
的時間小于大部分納米線由溶脹階段進入溶解階段所需的時間。雖然K2Mo301(r3H20納米 線溶于水，但是作為聚合物，在溶劑中的擴散速度，遠小于其他小離子，所以可以利用這
個速度差，對其進行洗滌。K2M030KT3H20納米線的溶解過程與其他結晶聚合纖維的溶解
過程很類似，分為溶脹和溶解兩個階段。因此只要保證洗滌時間控制在大多數(shù)納米線還處 于溶脹階段，就能夠實現(xiàn)既能夠不流失大量納米線，也能干凈清洗的目的。
優(yōu)選地，可對獲得的三水合三鉬酸鉀納米線進行多次清洗，并在清洗過程中使用離心 和/或抽濾的方法，其中離心的清洗效果更佳。
和現(xiàn)有技術相比，本專利新制備方法具有產物晶體純度髙、納米線粗細均勻、長徑比 較大、所需儀器簡單、制備快速、適合大規(guī)模生產等優(yōu)勢。


圖1是實施例1制得的三水合三鉬酸鉀納米線的XRD譜及其與標準譜的對比； 圖2是實施例2制得的三水合三鉬酸鉀納米線的SEM拍攝圖。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖和具體實施例更好地說明本發(fā)明方法。 實施例l
本實施例采用下述步驟制備三水合三鉬酸鉀納米線
1. 將1.2克(NH4)6Mo7024'4H20 (純度99.999%)和0.4克KC1 (純度99.999%) 放入燒杯中，加入去離子水8毫升，在室溫下混合溶解；
2. 置于70。C的水浴槽中，過30秒左右溶液從混濁變澄清；到60秒左右，澄清溶
液開始出現(xiàn)混濁，表示開始生成目標產物；
3. 從水浴槽中取出燒杯，置于室溫條件下冷卻，冷卻過程中，溶液從澄清變?yōu)闇啙幔?整個過程大約為3-5分鐘，這個過程即是納米線的生長過程；
4. 晃動混濁液體，出現(xiàn)絮狀物聚集成團的現(xiàn)象，與澄清部分相分離；過濾或離心獲 得此絮狀物即得到K2Mo301<r3H20納米線粗產物。
在此粗產物中，除了K2Mo30ur3H20納米線(約占粗產物總質量的40%)夕卜，還含有 K+、 NH4+、 M030^'等雜質，最好對其作常規(guī)后處理以進一步純化產物，去除雜質。其中 進一步的清洗處理較為必要，否則所得的納米線會被片晶所板結。
本實施例采用下述清洗方法
用去離子水少量、快速洗滌上述粗產物，保證洗滌時間控制在大多數(shù)納米線還處于溶 脹階段，以防流失大量納米線，同時達到清洗的目的； 洗滌后離心回收不溶于水的K2Mo301(r3H20納米線；
對離心后獲得的K2Mo301(r3H20納米線按照上述步驟重新提純，總共經6次離心后， 得到的K2Mo301(r3H20納米線產物大約占總質量的95%。
實施例2
本實施例制備步驟和實施例l相同，區(qū)別在于
在步驟3中，本實施例繼續(xù)在水浴條件下加熱反應溶液，可以觀察到，固體量迅速增 加，液體成分迅速減少，整個過程持續(xù)4到5分鐘左右，等只剩很少量溶液時停止加熱， 進入步驟4。
本實施例方法和實施例1方法相比，本方法得到的納米線更粗更均勻。 獲得粗品納米線后，按照實施例1的后處理方法進一步提純。 對獲得的納米線作如下表征
用X射線衍射法檢測終產物的XRD圖譜如圖l所示，可見，該圖譜與計算模型卡片 JCPDS 83-0325 (W. Laocha, J. Jansen, and H. Schenk, "Crystal Structure of Fibrillar Potassium Trimolybdate K2M03Oi(r3H20 by Direct Method/Powder Diffraction Package", J. Solid State Chem.H5， 225-228 (1995))吻合較好，圖中，分離的直線表示標準普衍射峰的位置與強度。
從圖中還可以計算得到晶格常數(shù)為a = 13.66 A, 6 = 12.05 A, c = 7.63 A,yS = 90°。同時 該圖譜還表明，樣品的純度很高，遠遠優(yōu)于之前的制備方法(Hodorowicz, Rocz. Chem. 5fl, 1031(1976))。
圖2顯示了用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察終產物得到的圖像，該圖顯示所得納米線 的直徑在20-200 nm之間，最大長度大于150nm，說明這些納米線的表面很光滑，粗細均 勻，生長取向為[100]方向。
權利要求
1．一種三水合三鉬酸鉀納米線的制備方法，其特征在于，通過四水合七鉬酸銨在水中和鉀離子反應得到。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應前將所述反應的反應物通過水浴 加熱至30。C到9(TC的溫度范圍內。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應前將所述反應的反應物通過水浴 加熱至70°C。
4. 如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述反應在所述水浴溫度下進行，所述 反應的反應時間在4分鐘到5分鐘的范圍內。
5. 如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述反應在由所述水浴溫度自然降溫過 程中進行，所述反應的反應時間在3分鐘到5分鐘的范圍內。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述四水合七鉬酸銨和鉀離子之間的物質的 量比在l: 10到3: 1的范圍內。
7. 如權利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述四水合七鉬酸銨和鉀離子之間的物 質的量比為1: 3。
8. 權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鉀離子來自于選自由氯化鉀、硝酸鉀、 硫酸鉀、溴化鉀、碘化鉀和硫化鉀組成的集合中的一種或多種。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應完成后，對獲得的三水合三鉬酸鉀 納米線進行清洗，所述清洗過程持續(xù)的時間小于大部分納米線由溶脹階段進入溶解階段所 需的時間。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述反應完成后，對獲得的三水合三鉬酸鉀 納米線進行多次清洗，并在清洗過程中使用離心和/或抽濾的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三鉬酸鉀納米線的制備方法，屬于納米技術以及人工晶體學領域。本發(fā)明通過四水合七鉬酸銨在水中和鉀離子反應制備三水合三鉬酸鉀納米線。優(yōu)選在反應前將反應物通過水浴加熱至30℃到90℃的范圍內。所述反應可在上述水浴條件下進行，持續(xù)約4-5分鐘；也可在水浴加熱后的自然降溫過程中進行，持續(xù)約3-5分鐘。所述反應完成后，優(yōu)選對獲得的三水合三鉬酸鉀納米線進行清洗，所述清洗過程持續(xù)的時間小于大部分納米線由溶脹階段進入溶解階段所需的時間。和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法具有產物晶體純度高、納米線粗細均勻、長徑比較大、所需儀器簡單、制備快速、適合大規(guī)模生產等優(yōu)勢。
文檔編號C01G39/00GK101362606SQ200810119770
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權日2008年9月9日
發(fā)明者湛 吳, 凱 張, 薛炯微, 許勝勇, 龔巍巍 申請人:北京大學