專利名稱：一種水熱合成法制備棒狀Fe₄(VO₄)₄·5H₂O 微晶的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種棒狀Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的制備方法，特別涉及一種水熱合成法制備棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶的方法。
背景技術(shù)：
過渡金屬釩酸鹽(AVO4)是在各種領域里有著潛在應用的一類材料。其中，F(xiàn)eVO4是一種高穩(wěn)定性和選擇性的催化劑，其許多應用中包括有機污染物的光催化降解、檢測空氣中微量H2S氣體的氣敏材料等其他應用。釩酸鐵(FeVO4)及其摻雜改性光催化劑，在可見光下具有活性，便于回收，能重復利用，具有很好的應用前景，近年來受到許多研究者的關(guān)注。在鑰;酸鐵的制備及性能研究中，Masatoshi等(Masatoshi H, Mik a E, etal. Lithiation characteristics of FeV04[J]. Solid State ionics, 1997, 98:119-125.)采用高溫固相法，以Fe2O3和V2O5為原料，混合研磨后，在200MPa下壓片，再在在650°C的空氣氣氛中灼燒6h，制得了三斜型釩酸鐵。高溫固相法雖然簡單，但所需反應溫度較高，目標產(chǎn)物粒徑大且純度較低。王敏等(王敏，王里奧.液相沉淀法制備釩酸鐵納米光催化劑及其光催化性能研究[D].重慶大學博士學位論文，2009.)采用液相沉淀法，以硝酸鐵和偏鑰;酸為原料，η (V) /n (Fe)摩爾比為I: I,均勻混合后，生成沉淀,再在800°C煅燒4h,也制得了形貌不規(guī)則且的三斜型I凡酸鐵。Melghit等(Masatoshi H, Mika E, Takashi M, etal. Lithiation characteristicsof FeVO4[J]. Solid State ionics, 1997, 98, 119-125.)以V2O5和Fe (NO3) 3 · 9H20為原料在低溫常壓下合成了單斜型釩酸鐵FeVO4 · I. 5H20,其初始階段為無定形態(tài)但長時間反應后生成結(jié)晶態(tài)。戴洪興等(戴洪興，蔣海燕等.制備三斜型FeV04微米粒子的水熱法.2010)以九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)、偏釩酸銨(NH4VO3)和濃硝酸(HNO3)按照摩爾比為1: 1:10混合，180°C水熱處理2h或6h，再在600°C熱處理6h，分別制得了 FeVO4介孔微米棒和無空微米塊。馬華等(馬華，陳軍.高容量鋰電池納米電極材料合成表征與電化學性能研究[D].南開大學博士學位論文，2009.)以硝酸鐵(Fe (NO3)3)和偏釩酸銨(NH4VO3)為原料，于180°C反應3h，得到FeVO4 · I. IH2O納米棒。然后將所得產(chǎn)物在空氣中于500°C處理24h后得到三斜結(jié)構(gòu)的FeVO4。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單，成本較低，能夠制備出棒狀規(guī)則形貌，粒徑較小，結(jié)晶性能較好的水熱合成法制備棒狀Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在40°C 80°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. lmol/L O. 4mol/L的黃色透明溶液A ；2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. lmol/L O. 4mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A B=1:0. 5-1. 5，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用3% 7%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至3 5，攪拌20min 40min，得黃色混合懸濁溶液C ；4)將溶液C倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 70% ;然后密封水熱反應釜，將水熱反應釜放入水熱反應儀中于160°C 220°C反應24h 48h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在70°C 100°C下干燥，即得棒狀Fe4 (VO4)4 · 5H20微晶。本發(fā)明的有益效果是提供的棒狀Fe4 (VO4)4 · 5H20微晶合成方法操作方便、原料便宜目標產(chǎn)物形貌規(guī)則，粒徑可控。此方法制備的Fe4(VO4)4 ·5Η20微晶的結(jié)晶度較好，形貌規(guī)貝U，在可見光范圍內(nèi)對光有較強的吸收能力，在可見光催化領域里有著潛在應用前景。



圖I為實施例I制備的Fe4 (VO4) 4 · 5Η20微晶的SEM照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例I :I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在50°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. 17mol/L的黃色透明溶液A ；2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. 17mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A B=1 :1，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用5%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至3，攪拌30min，得黃色混合懸濁溶液C ；4)將溶液C倒入水熱反應釜中,填充度控制在50% ;然后密封水熱反應釜,將水熱反應釜放入水熱反應儀中于200°C反應48h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在80°C下干燥，即得棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。從圖I中可以看出，本實施例制備得到的棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶直徑約為O. 5 μ m,長度約為5 μ m。實施例2:I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在40°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. lmol/L的黃色透明溶液A ;2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. 2mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A B=1 0. 5，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用3%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至5，攪拌20min，得黃色混合懸濁溶液C ；4)將溶液C倒入水熱反應釜中,填充度控制在70% ;然后密封水熱反應釜,將水熱反應釜放入水熱反應儀中于160°C反應48h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在70°C下干燥，即得棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。實施例3 I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在60°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. 2mol/L的黃色透明溶液A ；2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. lmol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A B=1 :1. 5，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用7%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至4. 5，攪拌35min，得黃色混合懸濁溶液C ；
4)將溶液C倒入水熱反應釜中,填充度控制在40% ;然后密封水熱反應釜,將水熱反應釜放入水熱反應儀中于220°C反應24h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在100°C下干燥，即得棒狀Fe4(VO4)4 · 5H20微晶。實施例4 I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在80°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. 4mol/L的黃色透明溶液A ；2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. 3mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A :B=1 :0.8，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用6%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至3. 5，攪拌25min，得黃色混合懸濁溶液C ；4)將溶液C倒入水熱反應釜中,填充度控制在60% ;然后密封水熱反應釜,將水熱反應釜放入水熱反應儀中于180°C反應30h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在90°C下干燥，即得棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。實施例5 I)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在70°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為
O.3mol/L的黃色透明溶液A ；2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe (NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. 4mol/L的橙色透明溶液B ；3)按照體積比A B=1 :1. 2，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用4%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至4，攪拌40min，得黃色混合懸濁溶液C ；4)將溶液C倒入水熱反應釜中,填充度控制在70% ;然后密封水熱反應釜,將水熱反應釜放入水熱反應儀中于200°C反應36h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在80°C下干燥，即得棒狀Fe4 (VO4) 4 · 5H20微晶。
權(quán)利要求
1.一種水熱合成法制備棒狀Fe4(VO4)4 · 5H20微晶的方法，其特征在于包括以下步驟 1)首先，將分析純的偏釩酸銨(NH4VO3)在40°C 80°C溶入去離子水，得到NH4VO3濃度為O. lmol/L O. 4mol/L的黃色透明溶液A ； 2)其次，將分析純的九水硝酸鐵(Fe(NO3) 3 ·9Η20)溶于去離子水，得到Fe (NO3) 3濃度為O. lmol/L O. 4mol/L的橙色透明溶液B ； 3)按照體積比A5-1. 5，將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，用3% 7%的稀氨水調(diào)節(jié)pH值至3 5,攪拌20min 40min,得黃色混合懸濁溶液C ； 4)將溶液C倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 70%;然后密封水熱反應釜，將水熱反應釜放入水熱反應儀中于160°C 220°C反應24h 48h，待反應結(jié)束后自然冷卻到室·溫； 5)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌3 5次，在70°C 100°C下干燥，即得棒狀Fe4(VO4)4 · 5H20微晶。
全文摘要
一種水熱合成法制備棒狀Fe4(VO4)4·5H2O微晶的方法，首先，將偏釩酸銨溶入去離子水得溶液A；其次，將九水硝酸鐵溶于去離子水得溶液B；將B溶液緩慢倒入A溶液中，均勻混合，持續(xù)攪拌待其冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH值至3～5得溶液C；將溶液C倒入水熱反應釜中，然后密封水熱反應釜，將水熱反應釜放入水熱反應儀中于160℃～220℃反應，待反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；產(chǎn)物通過離心收集，然后采用去離子水、無水乙醇依次洗滌后干燥，即得棒狀Fe4(VO4)4·5H2O微晶。本發(fā)明合成方法操作方便、原料便宜目標產(chǎn)物形貌規(guī)則，粒徑可控。此方法制備的Fe4(VO4)4·5H2O微晶的結(jié)晶度較好，形貌規(guī)則，在可見光范圍內(nèi)對光有較強的吸收能力，在可見光催化領域里有著潛在應用前景。
文檔編號C01G31/00GK102942221SQ201210458608
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者曹麗云, 李阿婷, 黃劍鋒, 費杰 申請人:陜西科技大學