水熱合成磷酸鑭納米線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種稀土磷酸鹽納米材料的制備方法，屬于功能材料合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在元素周期表中，鑭(La)位于IIIB族，原子序數(shù)為57，屬于輕稀土元素，在地殼中的含量為0.00183%，含量僅次于鈰。除此之外，原子序數(shù)58到71的元素，它們和鑭一起被稱為鑭系元素。鑭系元素與同族的釔(Y)和鈧(Sc)統(tǒng)稱為稀土元素。稀土元素具有特殊的電子層結(jié)構(gòu)(4^14?°?),它們的外層電子基本相同，內(nèi)層4f電子能級又很相近，且4f是一個未充滿的殼層，電子軌道全空、半充滿和全充滿電子的離子具有光學惰性，為穩(wěn)定態(tài)，因其外層電子結(jié)構(gòu)的特點，使其具有特殊的物理化學性質(zhì)。
[0003]稀土磷酸鹽因具有良好的熱穩(wěn)定性、水中溶解度極小以及高的折射系數(shù)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料、陶瓷材料、催化劑、合金材料和潤滑材料等領(lǐng)域。磷酸鑭(LaPO4)，常被用作摻雜其它稀土離子的良好基質(zhì)。以納米磷酸鑭為基質(zhì)的發(fā)光材料具有穩(wěn)定性好、熱容大、在真空紫外光的激發(fā)下具有高效率的特點，同時由于材料顆粒尺寸小于激發(fā)或發(fā)射光波波長，因此光場在微粒范圍內(nèi)可近似為均勻，能顯著提高陰極射線管和等離子顯示器清晰度。同時，磷酸鑭熔點高，與一些氧化物復合，如Al2O3，可制備耐高溫、抗氧化、電絕緣性好的可加工復合陶瓷。另外，磷酸鑭還被廣泛用于合金材料、催化材料。因此研宄可控的獨居石結(jié)構(gòu)的磷酸鑭具有重要的意義。
[0004]目前合成稀土磷酸鹽主要有溶膠凝膠法、水熱法、沉淀法、固相法、燃燒法和微波法等方法，其中以水熱合成法比較普遍。已有大量研宄表明PH是控制稀土磷酸鹽納米材料晶形晶貌最重要的因素之一，然而目前采用水溶液合成稀土磷酸鹽的方法，均只是在初始水溶液中調(diào)節(jié)了 PH，沒有緩沖pH，缺少了漸變物理化學條件對其晶形晶貌的控制，存在結(jié)晶程度不是很高、顆粒尺寸不是很均勻、可控性不強的問題。在自然界中，熱液成因的稀土磷酸鹽礦物形成的地質(zhì)流體通常具有一定的CO2分壓，在熱水溶液中CO 2可以緩沖溶液的PHo本發(fā)明通過充分利用CO2分壓緩沖溶液pH的特征，水熱合成純度高、顆粒尺寸均勻、結(jié)晶程度好、可控性強的磷酸鑭納米線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種充分利用CO2分壓緩沖溶液pH值的特征，水熱合成純度高、尺寸均勻、結(jié)晶程度好、可控性強的磷酸鑭納米線的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種富CO2水熱合成磷酸鑭納米線的方法，室溫下，分別配制La3+鹽和PO 43+鹽溶液；將上述兩種溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，并持續(xù)攪拌30 min至I h ;向反應(yīng)釜中通CO2氣體或者加入干冰，控制釜內(nèi)壓力為1-10 Mpa，密封高壓反應(yīng)釜；加熱高壓反應(yīng)釜，設(shè)定反應(yīng)溫度為100-200 °C，持續(xù)時間12h-2 d,然后自然冷卻高壓反應(yīng)釜至室溫；對反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，并先后用去離子水和無水乙醇各洗滌、離心兩次；將洗滌、離心后的產(chǎn)物在50 °C?100 °C干燥6 h以上，即可得到最終純凈產(chǎn)物。
[0007]所述的La3+鹽和PO 43+鹽分別為常用的可溶性La 3+鹽和可溶性PO 43+鹽。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明充分利用0)2分壓緩沖溶液的pH值，水熱合成的磷酸鑭納米線純度高、尺寸均勻、結(jié)晶程度好、可控性強。
[0009](2)本發(fā)明制備過程中沒有添加表面活性劑、分散劑、包覆劑等不可循環(huán)使用的有機物，環(huán)境友好。
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例3合成的磷酸鑭的XRD圖；
圖2為實施例3合成的磷酸鑭的SEM圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
稱取一定質(zhì)量的硝酸鑭[La(NO3)3.6Η20]和磷酸氫二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配成濃度為0.36mol/L的硝酸鑭的水溶液和磷酸氫二錢的水溶液。將硝酸鑭溶液和磷酸氫二銨溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，控制反應(yīng)釜的初始填充度為70%，并且持續(xù)攪拌30 min至I h。向高壓反應(yīng)釜充入I MPa 二氧化碳氣體，封閉高壓反應(yīng)釜。加熱高壓反應(yīng)釜，控制反應(yīng)溫度為180 °C，持續(xù)時間2天，然后高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫。反應(yīng)釜泄壓后對產(chǎn)物過濾、離心，并先后分別用去離子水和無水乙醇交替各洗滌兩次，最后讓產(chǎn)物在70 °C環(huán)境下干燥12 ho
[0012]實施例2
稱取一定質(zhì)量的硝酸鑭[La(NO3)3.6Η20]和磷酸氫二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配成濃度為0.36mol/L的硝酸鑭的水溶液和磷酸氫二錢的水溶液。將硝酸鑭溶液和磷酸氫二銨溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，控制反應(yīng)釜的初始填充度為70%，并且持續(xù)攪拌30 min至I h。向高壓反應(yīng)釜充入5 MPa 二氧化碳氣體，封閉高壓反應(yīng)釜。加熱高壓反應(yīng)釜，控制反應(yīng)溫度為180 °C，持續(xù)時間2天，然后高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫。反應(yīng)釜泄壓后對產(chǎn)物過濾、離心，并先后分別用去離子水和無水乙醇交替各洗滌兩次，最后讓產(chǎn)物在70 °C環(huán)境下干燥12 ho
[0013]實施例3
稱取一定質(zhì)量的硝酸鑭[La(NO3)3.6Η20]和磷酸氫二銨[(NH4) 2ΗΡ04]，分別用去離子水配成濃度為0.36mol/L的硝酸鑭的水溶液和磷酸氫二錢的水溶液。將硝酸鑭溶液和磷酸氫二銨溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，控制反應(yīng)釜的初始填充度為70%，并且持續(xù)攪拌30 min至I h。向高壓反應(yīng)釜加入干冰(固體二氧化碳)，控制反應(yīng)釜內(nèi)壓力為10 Mpa，封閉高壓反應(yīng)釜。加熱高壓反應(yīng)釜，控制反應(yīng)溫度為180 °C，持續(xù)時間2天，然后高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫。反應(yīng)釜泄壓后對產(chǎn)物過濾、離心，并先后分別用去離子水和無水乙醇交替各洗滌兩次，最后讓產(chǎn)物在70 °C環(huán)境下干燥12 KXRD表征圖顯示合成的產(chǎn)物為純的磷酸鑭。SEM表征圖顯示合成的磷酸鑭納米線尺寸均勻、結(jié)晶程度好。
【主權(quán)項】
1.一種富CO 2水熱合成磷酸鑭納米線的方法，其特征在于:室溫下，分別配制La3+鹽和PO43+鹽溶液；將上述兩種溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，并持續(xù)攪拌30 min至I h ;向反應(yīng)釜中通CO2氣體或者加入干冰，控制釜內(nèi)壓力為1_10 Mpa，密封高壓反應(yīng)釜；加熱高壓反應(yīng)釜，設(shè)定反應(yīng)溫度為100-200 °C，持續(xù)時間12 h-2 d，然后自然冷卻高壓反應(yīng)釜至室溫；對反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，并先后用去離子水和無水乙醇各洗滌、離心兩次；將洗滌、離心后的產(chǎn)物在50 °C?100 °C干燥6 h以上，即可得到最終純凈產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富CO2水熱合成磷酸鑭納米線的方法，其特征在于:所述的La3+鹽和PO 43+鹽分別為常用的可溶性La 3+鹽和可溶性PO 43+鹽。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種富CO2水熱合成磷酸鑭納米線的方法，其特征在于：室溫下，分別配制La3+鹽和PO43+鹽溶液；將上述兩種溶液按照體積比為1:1加入反應(yīng)釜中，一邊加入一邊攪拌，并持續(xù)攪拌30min至1h；向反應(yīng)釜中通CO2氣體或者加入干冰，控制釜內(nèi)壓力為1-10Mpa，密封高壓反應(yīng)釜；加熱高壓反應(yīng)釜，設(shè)定反應(yīng)溫度為100-200℃，持續(xù)時間12 h-2d，然后自然冷卻高壓反應(yīng)釜至室溫；對反應(yīng)后的產(chǎn)物過濾，并先后用去離子水和無水乙醇各洗滌、離心兩次；將洗滌、離心后的產(chǎn)物在50℃～100℃干燥6h以上,即可得到最終純凈產(chǎn)物。
【IPC分類】B82Y30-00, C01B25-37
【公開號】CN104528681
【申請?zhí)枴緾N201410810000
【發(fā)明人】周麗, 李肅寧, 李和平, 張為, 陳柱
【申請人】中國科學院地球化學研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日