專利名稱：稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料的制備方法及應(yīng)用的制作方法
稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料的制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種離子液體輔助水熱法可控制備稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料的方法及應(yīng)用，通過調(diào)控反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)可選擇性制備稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽的零纟t/一維/二維納米材料。
背景技術(shù)：
稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽中因稀土原子的內(nèi)層4f軌道未成對(duì)的結(jié)構(gòu)特征，因而具有原子磁矩高、電子能級(jí)極其豐富的特點(diǎn)；使材料可作為發(fā)光材料、電催化劑、永磁材料、生物醫(yī)藥材料，并具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
為充分發(fā)揮這類材料的結(jié)構(gòu)特性，將稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽納米化成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一，稀土納米材料集稀土結(jié)構(gòu)的特征和納米小尺寸效應(yīng)于一身，無(wú)疑能在原有特性的基礎(chǔ)上又賦予其新的功能，其將有利于提高材料的綜合性能?，F(xiàn)有制備這類稀土化合物方法主要有高溫固相反應(yīng)法、微波法和水熱法等。
目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽納米材料的制備巳有一些文獻(xiàn)報(bào)道，并取得了一定進(jìn)展。(如A. W. Xu， Y. P. Fang， et al. J 4附.C/^附.Soc. 2003， 725， 1494; J. RLiu, Y. D. Li，爿^ Mafer 2007, 79， 1118; L. W. Qian， J. Zhu^ et al， C/ze附. / 2009，"，1233; C. C. Yu， M. Yu, et al， 0"to/ Grawf/i在DeWgn. 2009， 9, 783.)。但現(xiàn)有合成手段對(duì)稀土化合物納米材料的物相調(diào)控和結(jié)構(gòu)控制尚存在一定的困難；特別地，較少文獻(xiàn)報(bào)道稀土氫氧化物與釩酸鹽材料在高效設(shè)計(jì)合成上的內(nèi)在關(guān)系，并通過離子液體作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑來(lái)控制稀土化合物的組成和形貌。
所謂離子液，是完全由正負(fù)離子組成的室溫下為液體的'鹽，其具有蒸汽壓小、不易揮發(fā)、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，又因其正負(fù)離子結(jié)構(gòu)特性可誘導(dǎo)晶體在某個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，為納米材料可控制備開拓了一條嶄新的途徑。(如Y Zhou， M. Antonietti,Afflto: 2003， 75, 1452; T. Nakashima， N. Kimizuka， J爿附.CT e附.Sbc. 2003， /25， 6386.)。因此，我們將離子液引入到合成稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽體系中力求通過分析吸附模型對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，解決納米材料在某個(gè)優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)方向的控制問題；當(dāng)改變反應(yīng)時(shí)間可以監(jiān)控釩氧離子進(jìn)攻稀土金屬氫氧化物而生成對(duì)應(yīng)釩酸鹽的過程及普遍規(guī)律。為稀土相關(guān)化合物的合成及應(yīng)用提供良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種離子液體輔助水熱法合成稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料的可控制備方法及應(yīng)用。
本發(fā)明采用離子液輔助水熱法制備出了尺寸均一的稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料；通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)的有效控制。在整個(gè)反應(yīng)中，金屬鹽的陽(yáng)離子的化合價(jià)起最主要的作用，這些陽(yáng)離子與強(qiáng)堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，從而均可生成對(duì)應(yīng)價(jià)態(tài)的稀土金屬氫氧化物；當(dāng)釩氧離子與稀土金屬氫氧化物發(fā)生拓?fù)滢D(zhuǎn)變
(Topotactic Transformation)后，便可生成對(duì)應(yīng)金屬鹽的釩酸鹽。可見，這種合成手段
3對(duì)制備稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽具有普遍適用性。
本發(fā)明提供的離子液體輔助水熱法可控制備稀土金屬氫氧化物或稀土金屬釩酸鹽納米材料的方法，其步驟如下
第一、將稀土金屬鹽和氫氧化鈉依據(jù)摩爾比1:30的比例均勻混合，加入去離子水，
使稀土金屬鹽的濃度為0.0001 2.0 M，生成沉淀；
第二、將咪唑鹽型離子液和無(wú)水乙醇按照體積比1:1 1:100加到上述沉淀中，攪拌
10~30分鐘，然后形成膠狀物沉淀；
第三、將第二步形成的膠狀物沉^放入聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，于100 220'C溫度下反應(yīng)1~8小時(shí)，制備出稀土金屬氫氧化物納米材料；
或者，在第一步中同時(shí)加入稀土金屬鹽、偏釩酸鹽和氫氧化鈉，并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合；將第三步中的反應(yīng)時(shí)間控制在16~148小時(shí)，則能夠制備出稀土金屬釩酸鹽納米材料。
上述的稀土金屬氫氧化物納米材料的制備中,起主要作用的原料是稀土金屬鹽和氫氧化鈉；而偏釩酸鹽在反應(yīng)時(shí)間為1 8小時(shí)并未參加反應(yīng)，只有當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過8小時(shí)才能生成對(duì)應(yīng)的稀土金屬釩酸鹽，即延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，可使V(V基團(tuán)置換氫氧根，實(shí)現(xiàn)金屬鹽中陰離子的轉(zhuǎn)變，從而生成目標(biāo)產(chǎn)物一#土金屬釩酸鹽。
所述的稀土金屬鹽的陽(yáng)離子是鑭離子、鈰離子、鐠離子、釤離子、銪離子、釓離子、鏑離子、鉺離子、銩離子、鐿離芋或釔離子中的一種或幾種，陰離子是硝酸根、硫酸根、鹽酸根、醋酸根或碳酸根中的一種或幾種。
所述的咪唑鹽型離子液[RMIM]X的純度為90.0%~99.9%,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示
其中，咪唑鹽型離子液的陽(yáng)離子為l-烷基-3-甲基咪唑,烷基鏈R長(zhǎng)度為1~16個(gè)碳；咪唑鹽型離子液的陰離子X為:氯離子、溴離子、硝酸根離子、硫酸根離子、四氟硼酸根離子或醋酸根離子中的一種或幾種l這類離子液通過吸附晶核表面的氫鍵作用和離子液芳香環(huán)間的?！舵I相互共同作用，來(lái)達(dá)到控制納米稀土化合物的結(jié)構(gòu)及形貌的目的。所述的偏釩酸鹽包括偏釩酸銨、偏釩酸鉀、偏釩酸鈉中的一種或幾種。所述的稀土金屬氫氧化物納米材料包括氫氧化鑭、氫氧化鈰、氫氧化鐠、氫氧化釤、氫氧化銪、氫氧化釓、氫氧化鏑、氫氧化鉺、氫氧化銩、氫氧化鐿或氫氧化釔中的一種或幾種。
所述的稀土金屬釩酸鹽納米材料包括釩酸鑭、釩酸鈰、釩酸鐠、釩酸釤、釩酸銪、釩酸釓、釩酸鏑、釩酸鉺、釩酸銩、釩酸鐿或釩酸釔中的一種或幾種。
所述的稀土金屬氫氧化物納米材料為納米顆粒、納米棒或納米線材料；其中納米顆粒的直徑為10 12納米，材料表面光滑，且無(wú)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象；納米棒直徑為10 12納米，長(zhǎng)度200 400納米，長(zhǎng)徑比約為30;納米線的直徑為12~100納米，長(zhǎng)度為6~10微米。
所述的稀土金屬釩酸鹽納米材料為納米線或納米片材料；其中納米線的直徑為13~30納米，長(zhǎng)度為12 15微米；納米片的厚度為10~20納米，直徑為0.8-1.5微米。
以上方法制備的稀土金屬氫氧化物或稀土金屬釩酸鹽納米材料的應(yīng)用，能夠用作發(fā)光材料、電催化劑、永磁材料或生物醫(yī)藥材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
本發(fā)明采用稀土金屬鹽、偏釩酸銨和氫氧化鈉為反應(yīng)原料，咪唑鹽型離子液和無(wú)水乙醇為溶劑，使用相同的實(shí)驗(yàn)裝置，可制備出系列稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料。該方法具有反應(yīng)條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、重現(xiàn)性好和易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為氫氧化鑭納米顆粒x射線粉末衍射圖。
圖2為氫氧化鑭納米顆粒SEM掃描電鏡圖。圖3為氫氧化鑭納米棒SEM掃描電鏡圖。
圖4為氫氧化鑭納米線SEM掃描電鏡圖(a)添加離子液體合成的樣品，(b)未
添加離子液體合成的樣品。圖5為氫氧化釤納米線X射線粉末衍射圖。圖6為氫氧化釤納米線SEM掃描電鏡圖。
圖7為釩酸鑭納米線X射線粉末衍射圖(a)添加離子液體合成的樣品，(b)未添
加離子液體合成的樣品。圖8為釩酸鑭納米線SEM掃描電鏡圖(a)添加離子液體合成的樣品，(b)未添,加離子液體合成的樣品。
圖9為釩酸釤納米線X射線粉末衍射圖(a)添加離子液體合成的樣品，(b)未添
加離子液體合成的樣品。圖IO為釩酸釤納米線SEM掃描電鏡圖(a)添加離子液體合成的樣品，(b)未添
加離子液體合成的樣品。圖11為釩酸釤納米片SEM掃描電鏡圖。具體實(shí)施方式

因?yàn)橄⊥两饘僖蚓哂邢嗨频慕Y(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出相似的化學(xué)性質(zhì)，不失一般性，下面以幾種最具代表性的金屬為例，來(lái)系統(tǒng)分析稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽的合成規(guī)律。
實(shí)施例1:氫氧化鑭納米顆粒的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將La(N03)3與NaOH按照摩爾比1:30均勻混合后置于聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，加入去離子水，使La(N03)3的濃度為0.0001 M，再加入體積比為1:90的離子液體l-丁基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10~30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于150'C反應(yīng)1 2小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3~4次至中性，在8(TC真空干燥6小時(shí)，得到白色粉末。所述實(shí)施例1條件制備樣品的XRD譜如圖1表明產(chǎn)物為六方相的氫氧化鑭純相；SEM掃描電鏡(圖2)表明產(chǎn)品直徑為10 12納米的納米顆粒，材料表面光滑，且無(wú)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入La(N03)3、 NH4V03與NaOH，并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物相和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例2:氫氧化鑭納米棒的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將LaCl3與NaOH按照摩爾比1:30均勻混合后置于聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，加入去離子水，使LaCl3的濃度為0.0015 M,再加入體積比為1:10的離子液體l-十六烷基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10-30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于170'C反應(yīng)4^6小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，產(chǎn)物分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中性，在8(TC真空干燥6小時(shí)，得到干燥白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為氫氧化鑭與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDScard36-1481)對(duì)應(yīng)一致，屬于六方晶系，空間群為戶63/m; SEM掃描電鏡(圖3)表明產(chǎn)品形貌為直徑10~12納米、長(zhǎng)度200~400納米的納米棒，可見其長(zhǎng)徑比約為30。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入LaCl3、KV03與NaOH,并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物相和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例3:氫氧化鑭納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將La2(S04)3與NaOH按照摩爾比1:30均勻混合后置于聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中，加入去離子水，使La2(S04)3的濃度為0.002 M，再加入體積比為1:10的離子液體l-乙基-3甲基醋酸咪唑鹽和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10~30分鐘;
6在密閉反應(yīng)釜中于170'C反應(yīng)7 8小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú) 水乙醇洗滌3~4次至中性，在80'C真空干燥6小時(shí)，得到白色粉末。為了對(duì)比離子液在 水熱合成中的積極作用，制備了沒有添加離子液l-乙基-3甲基醋酸咪唑鹽而其它實(shí)驗(yàn)條 件相同時(shí)的樣品。經(jīng)過對(duì)比以上兩種樣品的X射線粉末衍射表征結(jié)果表明樣品為六方 相的氫氧化鑭純相，與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS card 36-1481)對(duì)應(yīng)一致，空間群為/ 63/附；SEM 掃描電鏡(圖4)表明含有離子液體水熱合成的樣品為納米線，該納米線具有均一的直 徑及長(zhǎng)度，其直徑為12~14納米、長(zhǎng)度為8~10微米，而未加沒有離子液體時(shí)，材料的 形貌不均一的棒狀結(jié)構(gòu)且具有較大的直徑尺度，其平均直徑為100-800納米、長(zhǎng)度為 1.0~10.0微米。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入La2(S04)3、 NaV03與 NaOH,并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物相 和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例4:氫氧化釤納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Sm(N03)3與NaOH按照摩爾比1:30均勻混合后置于水熱反應(yīng)釜中，
加入去離子水，使Sm(N03)3的濃度為0.003 M，再加入體積比為1:10的離子液體1-乙
基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10 30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于170'C反
應(yīng)1 6小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中性，
在8(TC真空干燥6小時(shí)，得到白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射(圖5)鑒定為六方相
氫氧化釤，與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS card 83-2036)對(duì)應(yīng)一致，空間群為戶63/w; SEM掃描電鏡
(圖6)表明產(chǎn)品為尺寸均一的超長(zhǎng)納米線，其直徑為90~100納米、長(zhǎng)度為6~7微米。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入Sm(N03)3、 NaV03與 NaOH,并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物相 和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例5:氫氧化銪納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Eu(CH3COO)3與NaOH按照摩爾比1:30均勻混合后置于水熱反應(yīng)釜 中，加入去離子水，使Eu(CH3COO)3的濃度為0.002 M,再加入體積比為1:25的離子液 體l-乙基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇混合液，攪拌10-30分鐘;在密閉反應(yīng)釜中于160'C 反應(yīng)6~8小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3~4次至中性， 在80'C真空干燥6小時(shí)，得到尺寸均一的氫氧化銪納米線。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入Eu(CH3C00)3、 KV03與NaOH,并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物 相和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例6:氫氧化鐿納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Yb2(C03)3與NaOH按照摩爾比1:30均勾混合后置于水熱反應(yīng)釜中， 加入去離子水，使Yb2(C03)3的濃度為0.004 M，再加入體積比為1:1的離子液體1-乙基 -3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇，攪拌10~30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于180'C反應(yīng)7~8小時(shí)， 反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中性，在80'C真空干 燥6小時(shí)，得到氫氧化鐿納米線材料。
或者，在聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中同時(shí)加入Yb2(C03)3、 NH4V03 與NaOH，并依據(jù)摩爾比為1:1:30的比例均勻混合，其余反應(yīng)條件保持不變，可得到物 相和形貌相同的產(chǎn)物。
實(shí)施例7:釩酸鑭納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將La(N03)3、 NH4V03和NaOH按照摩爾比1:1:30均勻混合后置于水熱 反應(yīng)釜中，加入去離子水，使La(NO3)3的濃度為0.1 M，再加入體積比為1:5的離子液 體l-丁基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇混合液,攪拌iO 30分鐘;在密閉反應(yīng)釜中于20(TC 反應(yīng)16 72小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中 性，在80'C真空干燥6小時(shí)，得到白色固體粉末。作為對(duì)比在相同條件下，以相同^I工 藝步驟只是沒有添加離子液l-丁基-3-甲基溴化咪唑的情況下合成樣品。對(duì)以上兩種樣品 進(jìn)行XRD(圖7)、紅外譜圖和SEM(圖8)表征，發(fā)現(xiàn)離子液可吸附在無(wú)機(jī)材料表面，且 含有離子液體水熱合成的樣品為單斜相釩酸鑭，與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS eard 50-0367)對(duì)應(yīng)一 致，空間群為P"/";產(chǎn)物形貌為納米線，其直徑為13-14納米、長(zhǎng)度為12 15微米； 而未加沒有離子液體時(shí)，經(jīng)過水熱合成的樣品為六方相氫氧化鑭和單斜相釩酸鑭的混合 物，不能得到純相產(chǎn)物，材料的形貌為不均一的線狀結(jié)構(gòu)且具有較大的直徑尺度，其平 均直徑為400-600納米、長(zhǎng)度為5~6微米。
實(shí)施例8:釩酸釤納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將SmCl3、KVO3和NaOH按照摩爾比l:l:30均勻混合后置于水熱反應(yīng)釜中， 加入去離子水，使SmCl3的濃度為0.02M，再加入體積比為l:10的離子液體l-辛基-3-甲基
8溴化咪唑和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10~30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于22tTC反應(yīng)24 48小 時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中性，在80'C真 空干燥6小時(shí)，得到白色粉末。為了對(duì)比離子液在水熱合成中的積極作用，本發(fā)明專利 還制備了沒有添加離子液l-辛基-3-甲基溴化咪唑而其它實(shí)驗(yàn)條件相同時(shí)的樣品。經(jīng)過對(duì) 比以上兩種樣品的XRD(圖9)和SEM(圖10)結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有離子液水熱合成的樣品為四方 相釩酸釤納米線，與標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS card 86-0994)對(duì)應(yīng)一致，空間群為/W/amA其形 貌為直徑25 30納米、長(zhǎng)度為12 15微米；而沒有離子液體存在時(shí)水熱合成的樣品為四方 相釩酸釤顆粒，直徑為50 150納米，未能實(shí)現(xiàn)材料的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。
實(shí)施例9:釩酸釤納米片的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Sm2(C03)3、 NaV03和NaOH按照摩爾比1:1:30均勻混合后置于水熱反 應(yīng)釜中，加入去離子水，使Sm2(CO3)3的濃度為2.0M，再加入體積比為l:l的離子液體l-十二垸基-3-甲基氯化咪唑和無(wú)水乙醇，攪拌10 30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于1卯'C反應(yīng) 18~24小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3 4次至中性，在 80'C真空干燥6小時(shí)，得到白色粉末。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為四方相釩酸釤，與標(biāo) 準(zhǔn)卡片(JCPDScard086-0994)對(duì)應(yīng)一致，其空間群為/W/"附A SEM掃描電鏡(圖11)表明 產(chǎn)物的形貌為納米片，其厚度為10 20納米、直徑為0.8 1，5微米。
實(shí)施例IO:釩酸銪納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Eu(N03)3、 NaV03和NaOH按照摩爾比1:1:30均勻混合后置于水熱 反應(yīng)釜中，加入去離子水，使Eu(NO3)3的濃度為0.01M,再加入體積比為1:20的離子 液體l-丁基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇，攪拌10~30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于17(TC反 應(yīng)48~72小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3~4次至中性， 在80'C真空干燥6小時(shí)，得到釩酸銪納米線的固體粉末。
實(shí)施例ll:釩酸鐿納米線的制備及結(jié)構(gòu)表征
在室溫下，將Yb(N03)3、 NH4V03和NaOH按照摩爾比1:1:30均勻混合后置于水熱 反應(yīng)釜中，加入去離子水，使Yb(NO3)3的濃度為0.08M，再加入體積比為1:15的離子 液體l-辛基-3-甲基溴化咪唑和無(wú)水乙醇，攪拌10 30分鐘；在密閉反應(yīng)釜中于190'C反 應(yīng)72~148小時(shí)，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌3~4次至中 性，在80'C真空干燥6小時(shí)，得到釩酸鐿納米線的固體粉末。
權(quán)利要求
1、一種離子液體輔助水熱法可控制備稀土金屬氫氧化物或稀土金屬釩酸鹽納米材料的方法，其特征在于該方法經(jīng)過如下步驟第一、將稀土金屬鹽和氫氧化鈉依據(jù)摩爾比1∶30的比例均勻混合，加入去離子水，使稀土金屬鹽的濃度為0.0001～2.0M，生成沉淀；第二、將咪唑鹽型離子液和無(wú)水乙醇按照體積比1∶1～1∶100加到上述沉淀中，攪拌10～30分鐘，然后形成膠狀物沉淀；第三、將第二步形成的膠狀物沉淀放入聚四氟乙烯或不銹鋼內(nèi)膽的水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，于100～220℃溫度下反應(yīng)1～8小時(shí)，制備出稀土金屬氫氧化物納米材料；或者，在第一步中同時(shí)加入稀土金屬鹽、偏釩酸鹽和氫氧化鈉，并依據(jù)摩爾比為1∶1∶30的比例均勻混合；將第三步中的反應(yīng)時(shí)間控制在16～148小時(shí)，則制備出稀土金屬釩酸鹽納米材料。
2、 鵬權(quán)利要求1臓,法，辦征在于臓的稀:t^a鹽的陽(yáng)離^i^M子、鵬子、 鶴子、釤離子、銪離子、軋離子、麟子、鞭子、銩離子、鐿離子或紀(jì)離子巾的一種^1#，陰離子是^is、硫 、鹽M、醋mm^^m中的一種^L種。
3、 鵬權(quán)利要求1戶脫W^法，^￡在于臓的咪1^^離子液的離為90.0%~99.9%; 咪PiaM離子液的陽(yáng)離子為1-,3-甲 唑，:^^，為1 16個(gè)碳；咪f^:M離子液的陰離 子為:氯離子、溴離子、F,離子、SWI離子、四tiWS離子^m,離子中的一種^L種； 這類離子WilS附晶核表面的氫鍵作用和離子麟香環(huán)間的兀-兀鍵相互共同作用，^i啦制納 米^zh^l化^tl的^I^m的目的。
4、 職權(quán)利要求1臓的施，^mE在于臓的繊^k^m^、條,、條 ,中的一種艦種。
5、 職權(quán)利要求1臓,法，離征在于臓的稀i^織化物納糊料^m化鑭、 氫氧化鈰、織化鐠、氫氧化釤、魏化銪、氫氧化禮、氫氧化鏑 織化鉺、織化銩、織 化^^im化憶中的一種就種。
6、 w權(quán)利要求i臓的方法，辦征在于臓的稀i^s釩ma^糊料魏,、釩 ,、饑,、釩,、TOIt、釩亂釩隱釩,、釩,、釩麟或釩敵申的一種 狐種。
7、 娜權(quán)利要求1或5艦航法，辦征在于臓的稀zL^M織化綱糊料為納米 顆粒、納3^^鄉(xiāng)^M料；其中納^^^的直徑為1(M2納米，材料表面光滑，M明顯的 團(tuán)l^i^;納3je^直鄉(xiāng)l(M2納米，長(zhǎng)度20(K400納米;納総的直徑為12 100納米，誠(chéng)為
8、 鵬權(quán)利要求1或6臓脅法，賺征在于臓的稀i^l釩M^糊料為納機(jī) ^^片材料；其中納雜的直徑為13~30納米，長(zhǎng)度為12-15微米；納米片的厚度為10^20 納米，直徑為0.8~1.5麟。
9、 權(quán)利要求1 m^r法制備的稀;h^a織化^m^Mfia^糊料吵細(xì)，會(huì)辦 雕就材料、電催化劑、永謝料戯物醫(yī)藥材料。
全文摘要
一種離子液體輔助水熱法可控制備稀土金屬氫氧化物或釩酸鹽納米材料的方法及應(yīng)用。該方法以稀土金屬鹽、偏釩酸鹽和氫氧化鈉為原料混合均勻，加入去離子水，形成沉淀；再加入咪唑鹽型離子液和無(wú)水乙醇的混合液，攪拌10～30分鐘后移到水熱反應(yīng)釜中，于100～220℃下水熱反應(yīng)1～8小時(shí)，可制備出稀土金屬氫氧化物納米顆粒、納米棒或納米線材料。若延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至16～148小時(shí)，可制備出稀土釩酸鹽一維納米線和二維納米片材料。本發(fā)明方法具有有效調(diào)控稀土金屬氫氧化物和釩酸鹽納米材料物相和形貌的作用，且反應(yīng)條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，因此有望在發(fā)光器件、電催化組件、永磁體、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101624206SQ200910070080
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者嬿 孫, 鄭文君 申請(qǐng)人:南開大學(xué)