專利名稱：一種磷酸鈰納米線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鈰納米線的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土元素包括原子序數(shù)57到71的鑭系元素以及同族的鈧和釔。這些元素不僅具有相似的物理化學(xué)性質(zhì)，而且由于其外層電子結(jié)構(gòu)Uf^hcTes2)的特點(diǎn)，決定了它們具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性。鈰是元素周期表中第58號(hào)元素，屬于輕稀土元素。鈰在熒光材料、導(dǎo)體材料、特種陶瓷材料、離子交換及催化材料等方面有著廣泛應(yīng)用。而稀土磷酸鈰納米材料已在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮了作用。舉例而言，磷酸鈰納米晶、納米棒、納米線或納米纖維，用作介孔材料、發(fā)光材料、潤滑材料、弱界面涂層材料和微波介電材料，以及用于改善氧化物陶瓷的可加工性和測(cè)定痕量過渡元素等。 磷酸鈰納米線的合成方法主要包括直接沉淀法、微乳液法和水熱合成法。其中，水熱合成法因可獲得粒度更細(xì)和分布更均勻的產(chǎn)物，使用較為普遍。該法包括在內(nèi)襯有聚四氟乙烯的不銹鋼密閉反應(yīng)釜中，加入鈰鹽溶液、正磷酸根鹽溶液或磷酸、模板劑和水，形成混合溶液體系，通過高溫加熱該混合溶液體系，使其接近或達(dá)到超臨界狀態(tài)，經(jīng)一定反應(yīng)時(shí)間后，制得磷酸鈰納米線。然而，該水熱合成法存在的弊端是對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求高、成本高、產(chǎn)量少，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；模板劑通常為有機(jī)大分子化合物，如含磷表面活性劑，有些會(huì)引起水體污染，有些容易揮發(fā)至空氣中，破壞生態(tài)環(huán)境。專利200910109858. O提供了一種便于工業(yè)化生產(chǎn)、環(huán)保的磷酸鈰納米線的制備
方法，但是其制備條件較為苛刻，反應(yīng)過程中反應(yīng)體系PH值范圍較窄；陳化溫度范圍較窄且相對(duì)偏高；混合溶液濃度范圍相對(duì)較小，影響磷酸鈰納米線產(chǎn)率及其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，提供一種溫度較低、更加接近于室溫；反應(yīng)體系pH值范圍較寬，在酸性或堿性范圍內(nèi)都可以合成；并且混合液濃度范圍較寬，產(chǎn)率相對(duì)較高的，更加有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的磷酸鈰納米線的制備方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種磷酸鈰納米線的制備方法，其包括如下步驟分別配制Ce3+鹽溶液和P043_鹽溶液；在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述P043_鹽溶液，得混合液I ;攪拌所述混合液I，調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值至O. 5 10. O，得混合液11 ；在環(huán)境壓力下將所述混合液II在4°C 89°C陳化I小時(shí)以上，獲得所述磷酸鈰納米線。本發(fā)明提供的磷酸鈰納米線的制備方法，制備條件溫和，在較低的溫度范圍內(nèi)(4°C 89°C)、較寬的pH值范圍內(nèi)(pHO. 5 10. O)和較寬的濃度范圍內(nèi)(O. 005 O. I摩爾/升)，都可以獲得磷酸鈰納米線。此制備方法在環(huán)境壓力下，采用簡(jiǎn)單、廉價(jià)的設(shè)備即可實(shí)施，無需加入模板劑，具有環(huán)境友好性，可大大降低生產(chǎn)成本，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I制得的磷酸鈰納米線的SEM圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例I制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制得的磷酸鈰納米線的SEM圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例3制得的磷酸鈰納米線的SEM圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例3制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例4制得的磷酸鈰納米線的SEM圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例4制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例5制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例5制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例6制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例6制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例7制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例7制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例8制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例8制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖17是本發(fā)明實(shí)施例9制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖18是本發(fā)明實(shí)施例9制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖19是本發(fā)明實(shí)施例10制得的磷酸鈰納米線的SEM圖；圖20是本發(fā)明實(shí)施例10制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖21是本發(fā)明實(shí)施例11制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖22是本發(fā)明實(shí)施例11制得的磷酸鈰納米線的XRD圖；圖23是本發(fā)明實(shí)施例12制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖24是本發(fā)明實(shí)施例13制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖25是本發(fā)明實(shí)施例14制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖26是本發(fā)明實(shí)施例15制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖27是本發(fā)明實(shí)施例16制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖28是本發(fā)明實(shí)施例17制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖29是本發(fā)明實(shí)施例18制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖30是本發(fā)明實(shí)施例19制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖31是本發(fā)明實(shí)施例20制得的磷酸鈰納米線的SHM圖；圖32是本發(fā)明實(shí)施例21制得的磷酸鈰納米線的SHM圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例的一種磷酸鈰納米線的制備方法，包括如下步驟SOI 分別配制Ce3+鹽溶液和P043_鹽溶液；S02 :在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述P043_鹽溶液，得混合液I ;S03 :攪拌所述混合液I，調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值至O. 5 10. 0，得混合液II ；S04 :在環(huán)境壓力下將所述混合液II在4°C 89°C陳化I小時(shí)以上，獲得所述磷酸
鋪納米線。 步驟SOl中，該Ce3+鹽溶液和P043_鹽溶液分別以本領(lǐng)域常用的可溶性Ce3+鹽和可溶性正磷酸PO43—鹽為溶質(zhì)，以水為溶劑。舉例而言，該可溶性Ce3+鹽可為硝酸鈰、氯化鈰等，也包括由Ce2O3與酸反應(yīng)(如硝酸等)生成的可溶性Ce3+鹽。該可溶性正磷酸P043_鹽可為磷酸鈉類、磷酸銨類或磷酸鉀類等，如磷酸二銨、磷酸氫二鈉、磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鉀或磷酸二氫鉀。特別地，還可直接選用正磷酸。為提高產(chǎn)物精度，優(yōu)選市售分析純級(jí)可溶性Ce3+鹽和可溶性PO/—鹽，優(yōu)選去離子水作為溶劑。該鹽溶液的配置可于任何敞口容器如燒杯或錐形瓶中進(jìn)行。為使后續(xù)反應(yīng)進(jìn)行完全，所述Ce3+鹽溶液和PO廣鹽溶液的濃度應(yīng)相等，或PO/—鹽溶液的濃度高于前者。步驟S02中，所述Ce3+鹽溶液一旦與所述P043_鹽溶液混合(制備混合液I)，即生成白色沉淀，此為磷酸鈰沉淀。為使磷酸鈰晶粒呈單分散狀態(tài)，且粒徑均勻，需邊勻速攪拌該Ce3+鹽溶液邊向其內(nèi)加入該P(yáng)O/—鹽溶液。優(yōu)選地，采用滴液漏斗把PO/—鹽溶液均速滴入Ce3+鹽溶液。該攪拌可采用磁力攪拌器或直流無極調(diào)速攪拌器，且控制轉(zhuǎn)速在200 460轉(zhuǎn)/分。為獲得晶形完整度高的磷酸鈰納米線，混合液I中Ce3+鹽溶液和PO/—鹽溶液的濃度均應(yīng)介于O. 005 O. I摩爾/升之間，優(yōu)選地，混合液I中Ce3+鹽溶液和PO/—鹽溶液的濃度介于O. 02 O. 07摩爾/升之間。步驟S03具體為，在不斷攪拌下調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值至O. 5 10. 0，得混合液II。調(diào)節(jié)PH值可以選擇采用不同濃度的正磷酸、氫氧化鈉、鹽酸水溶液或氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以使用一定濃度的可溶性正磷酸PO/—鹽溶液，如使用磷酸二銨、磷酸氫二鈉溶液等進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)選擇不同濃度的正磷酸溶液或正磷酸P043_鹽溶液調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值時(shí)，使混合液I的PH值減小(酸性增強(qiáng))或pH值增大(酸性減弱)的同時(shí)，也增加了混合液I中P043_的濃度，導(dǎo)致混合液I中Ce3+和P043_的摩爾濃度比發(fā)生改變。對(duì)比研究表明，在所述PH值調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，Ce3+和P043_的摩爾濃度比的改變，沒有對(duì)磷酸鈰納米線的形貌產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。所述混合液I中Ce3+和P043_的摩爾濃度比優(yōu)選為I O. 2。從混合液I的pH值為O. 5 10. O范圍內(nèi)制得的磷酸鋪納米線的形貌來看，當(dāng)pH值在較強(qiáng)的酸性范圍內(nèi)，所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比較大，且結(jié)晶度較好。隨著PH值增大，混合液I的酸性減弱，堿性增強(qiáng)，所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比變小，且結(jié)晶度相對(duì)較差(尤其是當(dāng)PH值在堿性范圍內(nèi))。優(yōu)選地，混合液I中pH值調(diào)節(jié)至O. 5 3. 5。調(diào)節(jié)pH后，可繼續(xù)攪拌，并加入一定量去離子水，以控制所述混合液II的濃度。從步驟S02制備混合液I開始攪拌，至形成所述混合液II或形成所述混合液II以后繼續(xù)攪拌，總的攪拌時(shí)間為O. 3 2小時(shí)均可。步驟S04具體為，將裝有該混合液II的容器于環(huán)境壓力下置于4°C 89°C陳化I小時(shí)以上。優(yōu)選地，選用恒溫水浴控制溫度。該水浴為本領(lǐng)域普遍采用的水浴。此外，陳化過程是磷酸鈰納米線結(jié)晶及生長(zhǎng)過程，為確保磷酸鈰納米線晶體生長(zhǎng)均勻，該混合液II不能被攪動(dòng)，水浴中水溫波動(dòng)最好控制在±1. 5°c以內(nèi)，為防止污物如灰塵落入混合液II中，可選用保鮮膜或其他蓋體蓋住容器開口。陳化時(shí)間可視水浴陳化溫度和對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)要求而確定，陳化溫度在4°C 89°C均可以制得磷酸鈰納米線。陳化溫度很低(低于60°C )時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)陳化時(shí)間，可得到長(zhǎng)徑比較大的磷酸鈰納米線；陳化溫度較高時(shí)(60°C 89°C)，則經(jīng)過相對(duì)較短時(shí)間陳化，即可得到長(zhǎng)徑比較大的磷酸鈰納米線。優(yōu)選地，陳化溫度為60V 89°C。如果陳化溫度為大于或等于4°C小于60°C，可以在前述步驟S02制備混合液I時(shí)加熱攪拌，即將所述Ce3+鹽溶液恒溫加熱至高于后續(xù)陳化的溫度且低于或者等于70°C，邊攪 拌邊向其內(nèi)滴入該P(yáng)O/—鹽溶液，并且調(diào)混合液I的pH值及濃度，持續(xù)恒溫加熱攪拌一段時(shí)間后，將制得的混合液II放置于較低的溫度(如室溫)下陳化一段時(shí)間。這樣可以在低溫下經(jīng)過適當(dāng)?shù)年惢瘯r(shí)間，獲得結(jié)晶較好的磷酸鈰納米線。如果陳化溫度較高(60°C 89°C)，則陳化之后，取出混合液需放置于環(huán)境溫度下自然冷卻。優(yōu)選地，將該混合液在水浴中與水浴一起自然冷卻，這樣，可使混合液緩慢且均勻冷卻，獲得生長(zhǎng)更好且結(jié)晶度較高的磷酸鈰納米線。待該混合液自然冷卻后，將沉淀從廢液中離心分離出來，分別用去離子水和無水乙醇洗滌2遍，于室溫自然干燥或70°C烘干，所述烘干可選擇普通烘箱或真空干燥。本發(fā)明提供的磷酸鈰納米線的制備方法采用簡(jiǎn)單、廉價(jià)的設(shè)備，即敞口容器、攪拌器、普通水浴，在環(huán)境壓力下即可實(shí)施，極為簡(jiǎn)便，無需如現(xiàn)有技術(shù)需于特制不銹鋼反應(yīng)釜中進(jìn)行，且制備條件溫和，在很低溫度(4°C 89°C)、較寬的pH值范圍(pHO. 5 10. O)和較寬的濃度范圍(O. 005 O. I摩爾/升)內(nèi)，都可以實(shí)施。特別是只要在制備混合液I和混合液II過程中適當(dāng)?shù)暮銣丶訜釘嚢?，然后在較低溫度下陳化(如室溫下)，并控制陳化時(shí)間，即可以制得結(jié)晶較好的磷酸鈰納米線。該制備方法既便于工業(yè)化生產(chǎn)又大大降低了生產(chǎn)成本。此外，采用本發(fā)明提供的方法制備磷酸鈰納米線無需添加模板劑，從而避免了廢液污染環(huán)境，利于環(huán)境保護(hù)。以下通過具體制備方法的實(shí)施例來說明上述磷酸鈰納米線的制備方法。實(shí)施例I :稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 3 · 6H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以380轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為I. 55，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于89°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后關(guān)閉電源，在環(huán)境溫度下自然冷卻至45°C，取出錐形瓶，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖I、圖2)。實(shí)施例2:稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以380轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于70°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后關(guān)閉電源，在環(huán)境溫度下自然冷卻至45°C，取出錐形瓶，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖3、圖4)。實(shí)施例3 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 3 · 6H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以380轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于50°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，取出錐形瓶放置于環(huán)境溫度下自然冷卻，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子 水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制憐酸鋪納米線為TK方晶相(圖5、圖6)。實(shí)施例4 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 3 · 6H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以380轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用25%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為O. 7，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶用保鮮膜蓋上瓶口，放置于室溫(20.5°C ±2. (TC)下，在環(huán)境壓力下陳化4天后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖7、圖8)。實(shí)施例5 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用25%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為O. 5，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶用保鮮膜蓋上瓶口后放置于設(shè)置溫度為4°C的冰箱中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖9、圖10)。實(shí)施例6 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸氫二鈉[Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，放入電加熱器，60°C恒溫加熱，并采用磁力攪拌器以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。60°C下持續(xù)恒溫加熱攪拌90分鐘，期間用20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的PH值為I. 60，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于室溫下冷卻，然后置于30°C (溫差±1°C)恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖11、圖 12)。實(shí)施例7:稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸氫二鈉[(Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液各25毫升。將 所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸氫二鈉溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。在室溫下持續(xù)攪拌90分鐘，期間用20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水,使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于30°C (溫差±1°C)恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖13、圖14)。實(shí)施例8 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce(NO3)3 ·6Η20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以350轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為25%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為O. 70，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于30°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化24小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖15、圖 16)。實(shí)施例9 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce(NO3)3 ·6Η20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以350轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用稀釋為25%的氨水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為3. 0，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于30°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖17、圖 18)。實(shí)施例10 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce(NO3)3 ·6Η20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以350轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用稀釋為25%的氨水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為6. 0，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于30°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖19、圖 20)。實(shí)施例11 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以350轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨 溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用4摩爾/升的氨水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水,使混合溶液的pH值為9. O,總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于30°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線；XRD表征圖表明所制磷酸鈰納米線為六方晶相(圖21、圖22)。實(shí)施例12 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以350轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用4摩爾/升的氨水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為10. O。總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于89°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化I. 5小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖23)。實(shí)施例13 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸氫二鈉[(Na2HPO4 · 12H20]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸氫二鈉水溶液。取所述硝酸鈰水溶液8毫升用去離子水稀釋至25毫升，置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將8毫升所述磷酸氫二鈉水溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的PH值為I. 20，總體積為80毫升(所述混合溶液中Ce3+和P043_的濃度均為
O.005摩爾/升)。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于60°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，取出錐形瓶放置于環(huán)境溫度下自然冷卻。離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖24)。實(shí)施例14
稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. I摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液。取所述硝酸鈰水溶液8毫升用去離子水稀釋至25毫升，置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以450轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將8毫升所述磷酸二銨水溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為10%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的PH值為I. 65，總體積為80毫升(所述混合溶液中Ce3+和P043_的濃度均為O. 01摩爾/升)。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于60°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖25)。實(shí)施例15 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 2摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液。取所述硝酸鈰水溶液28毫升，置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以450轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將28毫升所述磷酸二銨水溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水,使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升(所述混合溶液中Ce3+和P043_的濃度均為O. 07摩爾/升)。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于60°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖26)。實(shí)施例16 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，用去離子水配制成濃度為O. 3摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液。取所述硝酸鈰水溶液26. 7毫升，置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以450轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將26. 7毫升所述磷酸二銨水溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH值，并加入一定量的去離子水,使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升(所述混合溶液中Ce3+和PO/—的濃度均為O. I摩爾/升)。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于60°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖27)。實(shí)施例17 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，用去離子水配制成濃度為O. I摩爾/升的硝酸鈰水溶液和濃度為O. 35摩爾/升磷酸二銨水溶液。取所述硝酸鈰水溶液25毫升置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以380轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將25毫升所述磷酸二銨水溶液滴入所述硝酸鈰溶液中，繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間加入一定量的去離子水，使混合溶液的總體積為80毫升(此混合溶液中Ce3+和P043_的摩爾比為O. 3)，pH值為6. 60。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于89°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，取出錐形瓶放置于環(huán)境溫度下自然冷卻。離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖28)。
實(shí)施例18 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. I摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)，期間加入O. 5摩爾/升的正磷酸水溶液19. 8毫升(此混合溶液中Ce3+和P0/_的摩爾濃度比為O. 2)，再加入一定量的去離子水，使混合溶液的總體積為80毫升，pH值為I. 07。停止攪拌后,將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于89°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化12小時(shí)后，取出錐形瓶放置于環(huán)境溫度下自然冷卻，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖29)。實(shí)施例19 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce (NO3) 36H20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水 配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以460轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為20%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為I. 60，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于89°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化I. 5小時(shí)后關(guān)掉電源，待恒溫水浴冷卻至45°C，取出錐形瓶，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖
30)。實(shí)施例20 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce(NO3)3 ·6Η20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以450轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用濃度為10%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的PH值，并加入一定量的去離子水，使混合溶液的pH值為I. 65，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于70°C恒溫水浴中，在環(huán)境壓力下陳化2小時(shí)后關(guān)掉電源，待恒溫水浴冷卻至45°C，取出錐形瓶，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖
31)。實(shí)施例21 稱取一定質(zhì)量的硝酸鈰[Ce(NO3)3 ·6Η20]和磷酸二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配制成濃度為O. 05摩爾/升的硝酸鈰水溶液和磷酸二銨水溶液各25毫升。將所述硝酸鈰溶液置于錐形瓶中，采用磁力攪拌器以460轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌，邊攪拌邊將所述磷酸二銨溶液滴入所述硝酸鈰溶液中。繼續(xù)攪拌I小時(shí)。期間用25%的正磷酸水溶液調(diào)混合溶液的pH，并加入一定量的去離子水,使混合溶液的pH值為O. 7，總體積為80毫升。停止攪拌后，將裝有該混合溶液的錐形瓶放置于設(shè)置溫度為4°C的冰箱中，在環(huán)境壓力下陳化5天后取出錐形瓶，離心分離，得到白色沉淀物。分別用去離子水和無水乙醇洗滌二次，70°C烘干。SEM表征圖可見制得的磷酸鈰產(chǎn)物為納米線(圖32)。
磷酸鈰產(chǎn)物形貌及結(jié)構(gòu)表征請(qǐng)一并參閱圖I 圖10，本發(fā)明實(shí)施例I 5，是所述混合溶液在不同溫度(89°C、70°C、50°C、4°C)下陳化12小時(shí)和室溫(20. 5°C )下陳化4天，制得的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖可見，在4°C 89°C陳化溫度下所制磷酸鈰產(chǎn)物形貌均為納米線，且隨著溫度升高，所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比(平均長(zhǎng)度和直徑的比值)逐漸增大。XRD表征圖表明，在4°C 89 °C陳化溫度下制得的磷酸鈰納米線的衍射峰的位置，均與六方晶相磷酸鈰特征衍射峰(JCPDS 34 — 1380)位置一致，無其它衍射峰出現(xiàn)。具體地，在2 Θ為14. 510°、20. 003°、29.200。,31. 406° ,41. 555° ,48. 522°的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于六方晶相磷酸鈰(100)、
(101)、(200)、(102)、(211)、(212)晶面的特征衍射峰。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例I 5所制磷酸鈰納米線均為六方晶相(JCPDS 34 - 1380)，且結(jié)晶度隨著溫度升高逐漸增強(qiáng)。請(qǐng)一并參閱圖11 圖14，本發(fā)明實(shí)施例6 7，是所述混合溶液pH值均為1.60時(shí)，分別在60°C恒溫條件下持續(xù)加熱攪拌90分鐘，然后，在30°C水浴溫度下陳化12小時(shí) 14)所制的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖(圖11，圖13)可見，60°C恒溫加熱攪拌90分鐘合成的磷酸鈰納米線(圖11 )，其長(zhǎng)徑比大于室溫下攪拌90分鐘合成的磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比(圖13)。從XRD表征圖(圖12、圖14)的衍射峰可以看出，如者的結(jié)晶度要好于后者；兩者晶相均屬于六方晶系(JCPDS 34 - 1380)。另外，請(qǐng)同時(shí)參閱SEM表征圖(圖5、圖7、圖13)，分別是在50°C、20. 5°C、30°C低溫條件下，制得的磷酸鈰納米線。圖中可見，這些低溫條件下制得的磷酸鈰納米線一般都會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚狀，如果在制備其混合液I時(shí)，選擇在高于陳化溫度下恒溫加熱攪拌，即可以解決這個(gè)問題(如圖11 12，實(shí)施例6)，并且可以獲得結(jié)晶度相對(duì)較好的磷酸鋪納米線。請(qǐng)一并參閱圖15 圖22，本發(fā)明實(shí)施例8 11，是所述混合溶液pH值分別為pHO. 7、pH3. 0、pH6. 0、pH9. O時(shí)，在30°C低溫條件下，陳化12 24小時(shí)，制得的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖(圖15、圖17、圖19、圖21)可見，在30°C低溫條件下，pH值為O. 7 9. O范圍內(nèi)，所制磷酸鈰產(chǎn)物均為納米線。并且，混合溶液PH值為O. 7 3. O時(shí)，所制磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比較大。XRD表征圖(圖16、圖18、圖20、圖22)顯示，隨著混合溶液pH值增大，磷酸鈰納米線結(jié)晶度有所下降。在所述PH值范圍內(nèi)，制得的磷酸鈰納米線均為六方晶相(JCPDS34 - 1380)。另請(qǐng)同時(shí)參閱圖9，本發(fā)明實(shí)施例5，是混合溶液pH值為O. 5，在4°C下陳化12小時(shí)制得的磷酸鈰納米線?？梢姡诤艿偷臏囟葪l件下，混合溶液PH值為O. 5 9. O范圍內(nèi)，都可以制得磷酸鈰納米線。請(qǐng)一并參閱圖23，本發(fā)明實(shí)施例12，是所述混合溶液pH值為10.0時(shí)，在89°C水浴溫度下陳化I. 5小時(shí)，制得的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖(圖23)可見，所制磷酸鈰產(chǎn)物為極細(xì)小的納米線。另請(qǐng)同時(shí)參閱圖30，本發(fā)明實(shí)施例19，是所述混合溶液pH值為I. 60，在89°C水浴溫度下陳化I. 5小時(shí)，制得的磷酸鈰納米線。圖23和圖30比較可見，在相同的水浴溫度(89°C )和陳化時(shí)間(I. 5小時(shí))下，混合溶液pH值的大小，決定了磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比的大小。在較強(qiáng)的酸性范圍內(nèi)(pHl. 60)，所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比較大，而在較強(qiáng)的堿性范圍內(nèi)(PH10. O)所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比很小。綜合上述研究結(jié)果可見，所述混合溶液pH值在較強(qiáng)的酸性范圍內(nèi)(pHO. 5 3. O左右)，制得的磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比較大，之后，隨著PH值增大(酸性減弱，堿性增強(qiáng))，磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比變小。
另請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖15 圖22，本發(fā)明實(shí)施例8 11，并同時(shí)參閱圖9，本發(fā)明實(shí)施例5。由所述各SEM表征圖可見，本發(fā)明的制備方法，在混合溶液pH值為O. 5 10. O范圍內(nèi)，陳化溫度為4°C 89°C下，均可以制得磷酸鈰納米線。請(qǐng)一并參閱圖24 27，本發(fā)明實(shí)施例13 16，是所述混合溶液均在60°C水浴溫度下陳化12小時(shí)，其Ce3+和PO/—的濃度分別為O. 005 O. I摩爾/升條件下，制得的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖可見，在此濃度(O. 005 O. I摩爾/升)范圍內(nèi)合成的磷酸鈰產(chǎn)物均為納米線。請(qǐng)一并參閱圖28 圖29，本發(fā)明實(shí)施例17 18，是所述混合溶液均在89°C水浴溫度陳化12小時(shí)，分別采取加入過量的磷酸二銨溶液控制混合溶液中Ce3+和PO/ —的摩爾濃度比為O. 3(圖28)和采取加入一定量的正磷酸溶液控制混合溶液中Ce3+和PO43一的摩爾濃度比為0.2 (圖29)，制得的磷酸鈰產(chǎn)物。SEM表征圖(圖28，圖29)可見，在混合溶液中加入過量的磷酸二銨溶液或加入一定量的正磷酸溶液，所制磷酸鋪產(chǎn)物均為納米線。但由于 所述過量的磷酸二銨溶液的加入，導(dǎo)致混合溶液的PH值向堿性方向移動(dòng)(pH值為6. 60)，而所述正磷酸溶液的加入，則導(dǎo)致混合溶液的pH值向酸性方向移動(dòng)(pH為1. 07 )，使兩例中所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比明顯不同。加入過量磷酸二銨溶液的混合溶液所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比明顯小于加入正磷酸溶液的混合溶液所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比。請(qǐng)同時(shí)參閱圖17 圖23，本發(fā)明實(shí)施例9 12，是混合溶液中，Ce3+和PO43一的摩爾濃度比均為I. O時(shí)，所制磷酸鈰納米線?？梢?，在混合溶液中Ce3+和PO43一的摩爾比為I O. 2的情況下，合成產(chǎn)物均為磷酸鈰納米線。綜合分析混合溶液中Ce3+和PO43一的摩爾濃度比和混合溶液的pH值對(duì)合成產(chǎn)物磷酸鈰納米線的形貌的影響，請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖17 圖21，本發(fā)明實(shí)施例9 11，是相同的溫度和相同陳化時(shí)間(30°C陳化12小時(shí))，混合溶液中Ce3+和PO43 一的摩爾濃度比也相同的條件下，用氨水溶液調(diào)節(jié)混合溶液的PH值分別為pH3. O、pH6. O、pH9. O時(shí)，制得的磷酸鈰納米線?？梢姡S著PH值增大，所制磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比變小，可見，影響磷酸鈰納米線形貌的主要因素是混合溶液的pH值。還請(qǐng)參閱圖28 29，本發(fā)明實(shí)施例17 18，也是在相同的溫度和陳化時(shí)間下(89°C陳化12小時(shí))，分別采用磷酸二銨溶液和正磷酸溶液，調(diào)節(jié)所制混合溶液中Ce3+和P043_的摩爾濃度比為O. 3和O. 2。在調(diào)節(jié)摩爾濃度比的同時(shí)，也改變了所制混合溶液的PH值，使pH值分別為6. 60和I. 07?？梢姡瑑衫心枬舛缺认嗖畈淮?O. 3和O. 2)而pH值相差很大(6. 60和I. 07)，所制磷酸鈰納米線的形貌也相差很大。pH值為
I.07時(shí)所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比明顯大于pH值為6. 60時(shí)所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比。即隨著PH值增大，磷酸鈰納米線長(zhǎng)徑比變小?？梢?，在所述研究范圍內(nèi)，影響磷酸鈰納米線形貌的主要因素是混合溶液的PH值。請(qǐng)一并參閱圖30 圖32，本發(fā)明實(shí)施例19 21，是不同陳化溫度和不同陳化時(shí)間(89°C陳化I. 5小時(shí)；70°C陳化2小時(shí)；4°C陳化5天)制得的磷酸鈰納米線，SEM表征圖(圖30，圖32)可見，在較高(89°C)水浴溫度下，磷酸鈰納米線結(jié)晶生長(zhǎng)較快，陳化I. 5小時(shí)即可獲得長(zhǎng)徑比較大的磷酸鈰納米線，而在很低溫度(4°C)下，磷酸鈰納米線結(jié)晶生長(zhǎng)緩慢，需要較長(zhǎng)的陳化時(shí)間，才可獲得長(zhǎng)徑比相對(duì)較大的磷酸鈰納米線，還請(qǐng)同時(shí)參閱圖7，本發(fā)明實(shí)施例4，是在室溫(20.5°C ±2. (TC)下，陳化4天后制得的磷酸鈰納米線?？梢姡诤艿偷臏囟认?，適當(dāng)延長(zhǎng)陳化時(shí)間，可以獲得長(zhǎng)徑比相對(duì)較大的磷酸鈰納米線。
綜上可見，在制備的過程中控制混合溶液的pH值，并選擇合適的陳化溫度和適當(dāng)?shù)年惢瘯r(shí)間，可以控制所制磷酸鈰納米線的長(zhǎng)徑比，獲得所需產(chǎn)品。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 分別配制Ce3+鹽溶液和P043_鹽溶液； 在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述PO/—鹽溶液，得混合液I ; 攪拌所述混合液I，調(diào)節(jié)所述混合液I的PH值至0.5 10.0，得混合液II ； 在環(huán)境壓力下將所述混合液II在4°C 89°C陳化I小時(shí)以上，獲得所述磷酸鈰納米線。
2.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在干，當(dāng)陳化溫度大于或等于4°C小于60°C時(shí)，所述在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述P043_鹽溶液為在不斷攪拌下將所述Ce3+鹽溶液加熱至高于后續(xù)陳化的溫度且低于或者等于70°C，并加入所述P043_鹽溶液。
3.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述混合液I中Ce3+的濃度為0. 005 0. I摩爾/升，P043_的濃度為0. 005 0. I摩爾/升。
4.如權(quán)利要求3所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述混合液I中Ce3+和PO,的濃度均為0. 02 0. 07摩爾/升。
5.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述混合液I中Ce3+與P043_的摩爾濃度比為I 0. 2。
6.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述P043_鹽溶液的攪拌的速率為200 460轉(zhuǎn)/分。
7.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述PO/—鹽溶液，得混合液I，調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值，至形成混合液II或形成混合液II以后繼續(xù)攪拌，總的攪拌時(shí)間為0. 3 2. 0小吋。
8.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述混合液I的pH 值至 0. 5 0. 7 或 I. 6 10. O。
9.如權(quán)利要求I所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述陳化的溫度為60°C 89°C。
10.如權(quán)利要求I 9任一所述的磷酸鈰納米線的制備方法，其特征在于，所述磷酸鈰納米線進(jìn)ー步用去離子水和無水こ醇洗滌，70°C或70°C以下干燥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磷酸鈰納米線的制備方法，包括如下步驟分別配制Ce3+鹽溶液和PO43-鹽溶液；在不斷攪拌下向所述Ce3+鹽溶液中加入所述PO43-鹽溶液，得混合液I；攪拌所述混合液I，調(diào)節(jié)所述混合液I的pH值至0.5～10.0，得混合液II；在環(huán)境壓力下將所述混合液II在4℃～89℃陳化1小時(shí)以上，獲得所述磷酸鈰納米線。該制備方法在環(huán)境壓力下采用簡(jiǎn)單、廉價(jià)的設(shè)備即可實(shí)施，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；且制備過程中無需添加模板劑，避免了廢液可能帶來的環(huán)境影響。
文檔編號(hào)C01B25/37GK102849706SQ20121031139
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者周曉明, 張培新, 朱芳梅, 謝倩, 李斯斯, 周碧濤 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)