專利名稱：一種水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一維納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒的制備方法。
背景技術(shù)：
一維納米材料，如納米線，納米棒，納米帶，由于其在納米技術(shù)領(lǐng)域有非常優(yōu)越的性能，近年來(lái)備受關(guān)注。常規(guī)制備一維納米材料方法主要有模板法，氣相沉積法，微乳液罰等。文獻(xiàn)[Yadong Li, Meng Sui, Yi Ding, et al. Adv. Mater. 2000,12, No. 11]報(bào)道了利用水和鎂粉在180°C高溫高壓環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鎂，并且利用乙二胺為螯合劑， 從而形成氫氧化鎂納米棒。文獻(xiàn)[Xiaogang Wen, Weixin Zhang, Shihe Yang, et al. Nano Lett.，Vol. 2，No. 12，1397-1401]報(bào)道了利用Cu2S納米線為前體模板，在堿性環(huán)境下制備氫氧化銅納米帶。層狀金屬氫氧化物一類(lèi)陰離子型層狀功能材料。此類(lèi)材料特殊的結(jié)構(gòu)及物化性能使其在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化及醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此類(lèi)材料粉體制備技術(shù)已經(jīng)非常完善，其一般結(jié)構(gòu)主要為六方片狀，文獻(xiàn)[刑穎，李殿卿，Evans D.G，段雪.化學(xué)學(xué)報(bào)， 2003(2) =267-272]報(bào)道合成了水楊酸根插層鋅鋁水滑石，其以碳酸根插層的鋅鋁水滑石為前體，用離子交換的方法把水楊酸根交換到水滑石層間。文獻(xiàn)[康志強(qiáng)，杜寶中，陳博，王軍峰.化學(xué)工程師，2007(1) :9-11]報(bào)道合成了水楊酸根插層鎂鋁水滑石，其以碳酸根插層鎂鋁水滑石為前體，用離子交換的方法把水滑石交換到水滑石層間。但一步沉淀法制備水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物，并對(duì)其形貌進(jìn)行控制，制備出層狀氫氧化物納米棒，至今沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒的制備方法。利用水楊酸根與二價(jià)金屬離子的插層組裝作用，制備水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒。通過(guò)調(diào)控溫度，溶液相對(duì)濃度，以及晶化時(shí)間，可以得到長(zhǎng)度范圍為50nm-15 μ m，直徑在10-150nm層狀金屬氫氧化物納米棒。本發(fā)明的水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒的制備步驟如下A.將濃度為0. 01 0. 5M的水楊酸鹽溶液和濃度為0. 01 0. 5M的二價(jià)金屬鹽溶液混合均勻，其中水楊酸鹽溶液與二價(jià)金屬鹽溶液摩爾比為1 1 10 ；用0. IM的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH = 5 8，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，在20 100°C溫度下邊攪拌邊晶化0. 5 48小時(shí)， 得到水楊酸插層層狀金屬氫氧化物膠體；所述的二價(jià)金屬鹽是硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸亞鐵、硝酸鎂或硝酸鈣，所述的水楊酸鹽是水楊酸鈉，水楊酸鉀，水楊酸氨；B.將上述膠體沉淀，用脫出(X)2的去離子水洗滌3-5遍，在60°C烘箱中，烘10_12 小時(shí)，即得到水楊酸插層層狀金屬氫氧化物粉末。
經(jīng)檢測(cè)其為水楊酸根插層層狀氫氧化物納米棒，其化學(xué)式為M2+(OH) (C7H5O3) · mH20。其長(zhǎng)度為 0. 2-15 μ m，直徑為 10_150nm。將得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果如下通過(guò)圖1的X射線衍射分析(XRD)可以確定，其為層狀氫氧化物，且水楊酸根進(jìn)入到層間；由圖2和圖5的低分辨掃描電鏡(SEM)看出，在T = 95°C合成的水楊酸根插層氫氧化鈷納米棒，長(zhǎng)度在IOym左右，直徑在125nm左右，在T = 30°C合成的水楊酸根插層氫氧化鈷納米棒，長(zhǎng)度在300-500nm，直徑在50nm左右(見(jiàn))；圖3的能量散布X光分析(EDX)表征產(chǎn)物的主要成分為鈷，碳，氧，沒(méi)有出現(xiàn)其他元素，說(shuō)明產(chǎn)物組成單一。圖4的高分辨透射電鏡(HRTEM)顯示，合成材料為納米棒。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，無(wú)需其他的修飾劑和模板劑，溫和條件下合成納米棒。通過(guò)水楊酸根與金屬離子的插層組裝作用，成功合成出水楊酸插層層狀金屬氫氧化物納米棒。在溶液環(huán)境中，通過(guò)調(diào)變反應(yīng)溫度，PH值，晶化時(shí)間等條件，可以制得長(zhǎng)度和半徑可調(diào)的納米棒。 制備納米棒方法簡(jiǎn)單，原料豐富，價(jià)格低廉，適于規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為實(shí)施例1得到的鈷水楊酸層狀氫氧化物X射線晶體衍射譜圖(XRD)。圖2為實(shí)施例1得到的鈷水楊酸層狀氫氧化物配合物掃描電鏡照片(SEM)。圖3為實(shí)施例1得到的鈷水楊酸層狀氫氧化物高分辨透射電鏡(TEM)。圖4為實(shí)施例1得到的鈷水楊酸層狀氫氧化物能量散布X光分析(EDX)。圖5為實(shí)施例2得到的鈷水楊酸層狀氫氧化物掃描電鏡照片(SEM)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1步驟A稱取5. 8206g的Co (NO3) 2 ·6Η20加入去(X)2水配置成IOOml混合鹽溶液，稱取6g的NaOH加入去(X)2水配置成IOOml堿溶液，稱取6. 4044g水楊酸鈉加入去CO2水配置成150ml鹽溶液(Co(NO3)2 ·6Η20與水楊酸鈉摩爾比為1 2)；先將水楊酸鈉溶液倒入圓底燒瓶中，并開(kāi)始用電動(dòng)攪拌器勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為200r/min ；然后把鹽溶液倒入四口燒瓶中， 混合均勻后，用堿液調(diào)整溶液PH值為5-8。步驟B在95°C下，以200r/min攪拌晶化48h ；晶化結(jié)束后，漿液冷卻過(guò)濾，用去CO2 水洗滌3次，離心分離、得到配合物沉淀。于60°C下干燥12小時(shí)，得到水楊酸根插層氫氧化鈷粉末。經(jīng)SEM表征所得粉末為10 μ m，直徑為125nm左右的納米棒。實(shí)施例2操作步驟同實(shí)施例1，不同之處為晶化溫度為30°C，制備得到的水楊酸根插層氫氧化鈷為長(zhǎng)度在0. 3-0. 5 μ m，直徑為50nm左右的納米棒。實(shí)施例3稱取5. 8206g 的 Co (NO3)2 ·6Η20 和 3. 2022g 水楊酸鈉(Co (NO3)2 ·6Η20 與水楊酸鈉摩爾比為1 1)，其他同實(shí)施樣例1。制備得到的水楊酸根插層氫氧化鈷為長(zhǎng)度在3μπι，直
4徑為45nm左右的納米棒。實(shí)施例4稱取2. 9103g&Co(N03)2 ·6Η20 和 32. 022g 水楊酸鈉制(Co(NO3)2 ·6Η20 與水楊酸鈉摩爾比為1 10)，其他同實(shí)施樣例1。備得到的水楊酸根插層氫氧化鈷為長(zhǎng)度在0.2-1 μ m， 直徑為150nm左右的納米棒。實(shí)施例5步驟A稱取0. 58206g的Co (NO3) 2 · 6H20加入去(X)2水配置成IOOml混合鹽溶液， 稱取Ig的NaOH加入去(X)2水配置成IOOml堿溶液，稱取0. 64044g水楊酸鈉加入去(X)2水配置成150ml鹽溶液(Co(NO3)2 ·6Η20與水楊酸鈉摩爾比為1 2)；先將水楊酸鈉溶液倒入圓底燒瓶中，并開(kāi)始用電動(dòng)攪拌器勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速約為200r/min ；然后把鹽溶液倒入四口燒瓶中，混合均勻后，用堿液調(diào)整溶液PH值為5-8。步驟B在95°C下，以200r/min攪拌晶化48h ；晶化結(jié)束后，漿液冷卻過(guò)濾，用去CO2 水洗滌3次，離心分離、得到配合物沉淀。于60°C下干燥12小時(shí)，得到水楊酸根插層氫氧化鈷粉末。經(jīng)SEM表征所得粉末為15 μ m左右，直徑為IOOnm左右的納米棒。實(shí)施例6步驟A稱取5. 8206g的Ni (NO3) 2 ·6Η20加入去(X)2水配置成IOOml混合鹽溶液，稱取6g的NaOH加入去(X)2水配置成IOOml堿溶液，稱取6. 4044g水楊酸鈉加入去CO2水配置成150ml鹽溶液(Ni(NO3)2 ·6Η20與水楊酸鈉摩爾比為1 2)；先將水楊酸鈉溶液倒入圓底燒瓶中，并開(kāi)始用電動(dòng)攪拌器勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速約為200r/min ；然后把鹽溶液倒入四口燒瓶中，混合均勻后，用堿液調(diào)整溶液PH值為5-8。步驟B在95 °C下，200r/min條件下攪拌晶化48h ；晶化結(jié)束后，漿液冷卻過(guò)濾，用去(X)2水洗滌3次，離心分離、得到配合物沉淀。于60°C下干燥12小時(shí)，得到水楊酸根插層氫氧化鎳粉末。經(jīng)SEM表征所得粉末為7 μ m，直徑為IOOnm左右的納米棒。
權(quán)利要求
1.一種水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒的制備方法，具體制備步驟如下A.將濃度為0.01 0. 5M的水楊酸鹽溶液和濃度為0. 01 0. 5M的二價(jià)金屬鹽溶液混合均勻，其中水楊酸鹽溶液與二價(jià)金屬鹽溶液摩爾比為1 1 10 ；用0. IM的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH = 5 8，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，在20 100°C溫度下邊攪拌邊晶化0. 5 48小時(shí)，得到水楊酸插層層狀金屬氫氧化物膠體；所述的二價(jià)金屬鹽是硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸亞鐵、硝酸鎂或硝酸鈣，所述的水楊酸鹽是水楊酸鈉、水楊酸鉀或水楊酸氨；B.將上述膠體沉淀，用脫出CO2的去離子水洗滌3-5遍，在60°C烘箱中，烘10-12小時(shí)， 即得到水楊酸插層層狀金屬氫氧化物粉末。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制備的水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒，其化學(xué)式為=M2+(OH)-(C7H5O3)- .HiH2O，其中 M2+ 為 Mg2\Ca2\Co2\Fe2\Ni2+ 中的一種；其長(zhǎng)度為 0. 2-15 μ m,直徑為 10-150nm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒及其制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物的化學(xué)式為M2+(OH)-(C7H5O3)-·mH2O。制備工藝為將二價(jià)金屬鹽，水楊酸鹽，堿液采用沉淀法，在pH＝5～8，T＝20～100℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，晶化0.5～48h即得到納米棒狀的水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物。通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，晶化時(shí)間和反應(yīng)濃度，可以對(duì)水楊酸根插層層狀金屬氫氧化物納米棒的尺寸進(jìn)行調(diào)控。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，用本方法制備納米棒，設(shè)備要求簡(jiǎn)單，無(wú)需模板劑或修飾劑。制備得到的納米棒，結(jié)構(gòu)均一穩(wěn)定，化學(xué)組成可調(diào)控，具有重要的研究意義和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G51/04GK102211790SQ20111005306
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者何靜, 盧燊, 王連英, 鄭國(guó)民, 郭曉迪 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)