專利名稱：一種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法，屬于氧化銦納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)材料顆粒的尺寸和形貌加以控制，是材料合成領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)；因?yàn)椋牧咸貏e是納米材料顆粒的尺寸和形貌對(duì)其性能有重要影響(Y. Ma, L. Qi, J. Ma and
H.Cheng, Cryst. Growth Des.，2004，4，351-354.)。中國(guó)專利文獻(xiàn) CN102134092A (申請(qǐng)?zhí)?01110039341. 6)公開(kāi)了一種新形貌的氧化銦的制備方法，該方法以銦的無(wú)機(jī)鹽溶液為銦源，采用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為堿源，十二烷基磺酸鈉(SDS)等陰離子表面活性劑作為添加劑，在不添加任何硬模板情況下，用水熱合成制備出新型的具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的中空微球和花狀的氧化銦，并且通過(guò)化學(xué)手段對(duì)次級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌進(jìn)行了控制。該種具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的納/微米材料，不僅會(huì)具有納米結(jié)構(gòu)單元的特性，還可能具有納米結(jié)構(gòu)單元組合產(chǎn)生的耦合效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)等，從而使這些材料展示了不同于其構(gòu)筑單元和塊體材料的獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。作為一種重要的η-型半導(dǎo)體材料，氧化銦以其在氣敏傳感、光電器件、催化和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域的出色性能，引起了科研工作者的極大興趣(L. Gai，L. Ma, H. Jiang, Y.Ma, Y. Tianand H. Liu, CrystEngComm. , 2012, 14, 7479-7486.)。近來(lái)，具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的氧化銦微/納米結(jié)構(gòu)陸續(xù)被報(bào)道，并在氣敏傳感等領(lǐng)域顯示出優(yōu)異的性能。這些具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的氧化銦微/納米結(jié)構(gòu)包括氧化銦(空心)球(J. Liu, T. Luo, F. Meng, K. Qian, Y.Wan and J. Liu, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 4887-4894 ；P. Zhao, T. Huang and K. Huang, J.Phys. Chem. C, 2007, 111, 12890 □ 12897 ；H. Jiang, J. Hu, F. Gu, ff. Shao and C. Li, Chem.Commun.，2009, 3618-3620.)，花狀氧化銦(中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102134092A)，氧化銦納米線有序聚集體(占金華，范迎菊，一種氧化銦納米線有序聚集體的制備方法，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101182031A)等；但是，上述具有次級(jí)結(jié)構(gòu)的氧化銦微/納米結(jié)構(gòu)的合成方法存在成本較高、操作復(fù)雜、工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生有害氣體(如SO2)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)境友好、適合于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟a.在攪拌條件下，將三氯化銦和醋酸鈉加入到乙二醇水溶液中，醋酸鈉與三氯化銦的物質(zhì)的量之比為(2. 5 10) : 1，制得三氯化銦濃度為O. 03 O. 2mol/L的混合液，將混合液密閉加熱至190 220°C，保溫反應(yīng)6 12h，得反應(yīng)液；b.將步驟a制得的反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收再利用，固體經(jīng)洗滌、干燥后制得羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體；c.將步驟b中制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體在空氣氣氛中于450 500°C煅燒2 6h，制得六方氧化銦納米棒有序聚集體；或者；將步驟b中制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體在空氣氣氛中于580 650°C煅燒2 4h，制得立方氧化銦納米棒有序聚集體。所述步驟a中的攪拌速率為200 400r/min。所述步驟a中的三氯化銦為無(wú)水三氯化銦或水合三氯化銦。水合三氯化銦分子式如下InCl3 · xH20 ;其中x = I 4。 所述步驟a中的醋酸鈉為無(wú)水醋酸鈉或三水合醋酸鈉；所述步驟a中的乙二醇水溶液的質(zhì)量濃度為77 87% ；所述步驟b中液體回收再利用是指固液分離所得液體重新用作步驟a中的乙二醇水溶液。所述步驟b中的干燥溫度為50 70°C。跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明以乙二醇水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，采用溶劑熱法，一步法制得了羥基氧化銦納米棒有序聚集體，工藝簡(jiǎn)單；并且，本發(fā)明無(wú)需加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑或表面活性劑，降低了成本；(2)本發(fā)明將固液分離后的液體重新循環(huán)利用，有利于進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境；(3)以羥基氧化銦納米棒有序聚集體為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單控制煅燒溫度和煅燒時(shí)間，可以分別獲得立方氧化銦和六方氧化銦納米棒有序聚集體；跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明更適合規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。


圖I為實(shí)施例所制備的羥基氧化銦和氧化銦樣品的X-射線粉末衍射(XRD)圖(a) S-I ； (b) S-2 ； (c) S-3 ；圖2為實(shí)施例I制得的羥基氧化銦樣品S-I的掃描電鏡(SEM)照片；圖3為實(shí)施例I制得的六方氧化銦樣品S-2的掃描電鏡(SEM)照片；圖4為實(shí)施例2制得的立方氧化銦樣品S-3的掃描電鏡(SEM)照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述，這些實(shí)施例只是為了闡述本發(fā)明的技術(shù)方案而不能視為對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求內(nèi)容的限制。實(shí)施例中的無(wú)水三氯化銦和四水合三氯化銦購(gòu)自上海晶純實(shí)業(yè)有限公司；無(wú)水醋酸鈉和三水合醋酸鈉購(gòu)自天津廣成化學(xué)試劑有限公司；乙二醇購(gòu)自天津博迪化工有限公司。本發(fā)明所制備樣品的X-射線粉末衍射數(shù)據(jù)是經(jīng)德國(guó)Bruker D8Advance X-射線粉末衍射儀檢測(cè)獲得；掃描電鏡照片是經(jīng)日本Hitachi S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡檢測(cè)獲得。實(shí)施例I I.羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體的制備在200r/min攪拌的條件下，將O. 93mmol無(wú)水三氯化銦和9. 3mmol三水合醋酸鈉加入到31mL質(zhì)量濃度為87%的乙二醇溶液中，攪拌均勻后，將所得混合物轉(zhuǎn)移至容積為40mL的聚四氟容器中，然后將聚四氟容器置于不銹鋼反應(yīng)釜中、封釜；反應(yīng)釜于190°C下保溫反應(yīng)12h，得反應(yīng)液。將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收；固體經(jīng)水洗、醇洗，于60°C干燥6h，得羥基氧化銦納米棒有序聚集體(樣品S-1)。所得樣品S-I的XRD結(jié)果(圖1，曲線(a))表明，樣品S_1為純羥基氧化銦(JCPDSno. 71-2284)。所得樣品S-I的掃描電鏡照片見(jiàn)圖2。2.六方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體(樣品S-1)置于管式爐中，于450°C煅燒6h，得六方氧化銦納米棒有序聚集體(樣品S-2)。所得樣品S-2的XRD結(jié)果(圖1，曲線(b))表明，樣品S_2為純六方氧化銦(JCPDSno.21-0406)。所得樣品S-2的掃描電鏡照片見(jiàn)圖3。實(shí)施例2I.羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體的制備在400r/min攪拌的條件下,將6mmol四水合三氯化銦和15mmol無(wú)水醋酸鈉加入到31mL質(zhì)量濃度為77%的乙二醇溶液中，攪拌均勻后，將所得混合物轉(zhuǎn)移至容積為40mL的聚四氟容器中，然后將聚四氟容器置于不銹鋼反應(yīng)釜中、封釜；反應(yīng)釜于220°C下保溫反應(yīng)6h，得反應(yīng)液。將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收；固體經(jīng)水洗、醇洗，于50°C干燥10h，得羥基氧化銦納米棒有序聚集體。2.六方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于500°C煅燒2h，得六方氧化銦納米棒有序聚集體。3.立方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于580°C煅燒4h，得立方氧化銦納米棒有序聚集體(樣品S-3)。所得樣品S-3的XRD結(jié)果(圖1，曲線(C))表明，樣品S-3為純立方氧化銦。所得樣品S-3的掃描電鏡照片見(jiàn)圖4。實(shí)施例3I.羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體的制備在300r/min攪拌的條件下,將2mmol四水合三氯化銦和13mmol無(wú)水醋酸鈉加入到31mL質(zhì)量濃度為84%的乙二醇溶液中，攪拌均勻后，將所得混合物轉(zhuǎn)移至容積為40mL的聚四氟容器中，然后將聚四氟容器置于不銹鋼反應(yīng)釜中、封釜；反應(yīng)釜于200°C下保溫反應(yīng)8h，得反應(yīng)液。將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收；固體經(jīng)水洗、醇洗，于70°C干燥6h，得羥基氧化銦納米棒有序聚集體。
2.六方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于450°C煅燒4h，得六方氧化銦納米棒有序聚集體。3.立方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于650°C煅燒2h，得立方氧化銦納米棒有 序聚集體。實(shí)施例4—種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法，包括如下步驟I.羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體的制備在300r/min攪拌的條件下,將2mmol四水合三氯化銦和IOmmol無(wú)水醋酸鈉加入到實(shí)施例3步驟I中固液分離所得的液體中，攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)移至容積為40mL的聚四氟容器中，將聚四氟容器置于不銹鋼反應(yīng)釜中、封釜；反應(yīng)釜于200°C下保溫反應(yīng)6h，得反應(yīng)液。將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收；固體經(jīng)水洗、醇洗，于60°C干燥6h，得羥基氧化銦納米棒有序聚集體。2.六方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于450°C煅燒4h，得六方氧化銦納米棒有序聚集體。3.立方氧化銦納米棒有序聚集體的制備將上述制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體置于管式爐中，于600°C煅燒2h，得立方氧化銦納米棒有序聚集體。
權(quán)利要求
1.一種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a.在攪拌條件下，將三氯化銦和醋酸鈉加入到乙二醇水溶液中，醋酸鈉與三氯化銦的物質(zhì)的量之比為(2. 5 10) : 1，制得三氯化銦濃度為O. 03 O. 2mol/L的混合液，將混合液密閉加熱至190 220°C，保溫反應(yīng)6 12h，得反應(yīng)液； b.將步驟a制得的反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，液體回收再利用，固體經(jīng)洗滌、干燥后制得羥基氧化銦(InOOH)納米棒有序聚集體； c.將步驟b中制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體在空氣氣氛中于450 500°C煅燒2 6h，制得六方氧化銦納米棒有序聚集體； 或者； 將步驟b中制得的羥基氧化銦納米棒有序聚集體在空氣氣氛中于580 650°C煅燒2 4h，制得立方氧化銦納米棒有序聚集體。
2.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的攪拌速率為200 400r/mino
3.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的三氯化銦為無(wú)水三氯化銦或水合三氯化銦。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水合三氯化銦分子式如下InCl3 · xH20 ;其中x = I 4。
5.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的醋酸鈉為無(wú)水醋酸鈉或三水合醋酸鈉。
6.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的乙二醇水溶液的質(zhì)量濃度為77 87%。
7.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b中液體回收再利用是指固液分離所得液體重新用作步驟a中的乙二醇水溶液。
8.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b中的干燥溫度為50 70°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化銦納米棒有序聚集體的制備方法。該方法包括如下步驟a.在攪拌條件下，將三氯化銦和醋酸鈉加入到乙二醇水溶液中，制得混合液，將混合液密閉加熱，保溫反應(yīng)，得反應(yīng)液；b.將反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，固體經(jīng)洗滌、干燥后制得羥基氧化銦納米棒有序聚集體；c.將羥基氧化銦納米棒有序聚集體在空氣氣氛中煅燒，制得六方氧化銦納米棒有序聚集體，或者立方氧化銦納米棒有序聚集體。本發(fā)明以乙二醇水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，采用溶劑熱法，一步法制得了羥基氧化銦納米棒有序聚集體，工藝簡(jiǎn)單；并且，本發(fā)明無(wú)需加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑或表面活性劑，降低了成本。
文檔編號(hào)C01G15/00GK102936036SQ201210529388
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者蓋利剛, 姜海輝, 馬云, 馬麗 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院