專利名稱：一種溶劑熱法制備單斜相Sm₂O₃ 納米晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，特別涉及一種溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法。
背景技術(shù)：
Sm2O3是一種淡黃色粉末，易潮解，不溶于水，易溶于無機酸。Sm2O3是新一代的能量轉(zhuǎn)化材料、半導(dǎo)體材料及高性能催化劑材料。納米Sm2O3還可以用于陶瓷電容器。在磁性材料方面，納米Sm2O3主要用于制備稀土永磁材料；此外Sm2O3薄膜還可用于電子器體、磁性材料和特種玻璃的濾光器中，具有廣闊的發(fā)展應(yīng)有前景。Sm2O3晶體具有三種晶型，屬于多晶相轉(zhuǎn)化的氧化物，室溫下為單斜晶相，在常溫常 壓下為淡黃色半導(dǎo)體，其熔點為2269°C，沸點為3507°C。當溫度高于850°C時，單斜晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄?，?000°C左右轉(zhuǎn)變?yōu)榱骄唷ｋS著晶型的轉(zhuǎn)變Sm3+的基態(tài)發(fā)生了一定的變化，從而導(dǎo)致氧化釤的性能發(fā)生了變化。這些特殊的結(jié)構(gòu)在磁學(xué)、電學(xué)以及光學(xué)方面會產(chǎn)生一些新穎的特點，因而也引起了人們極大的研究熱情。目前所報道的制備Sm2O3的方法主要為低溫自蔓延燃燒法[薄麗麗，楊武，倪剛，何曉燕，呂維蓮.低溫自蔓延燃燒法制備納米Sm2O3,西北師范大學(xué)學(xué)報.2005,41(5) :40-42]；溶膠-凝膠法[鄧庚鳳，鐘淑梅，陳輝煌，周小華.溶膠-凝膠法制備超細氧化釤的工藝研究，稀土 .2007，28 (2): 40-42]，[黃劍鋒，黃艷，曹麗云，賀導(dǎo)艷，吳建鵬，賀海燕.溶膠_凝膠法制備Sm2O3光學(xué)薄膜，硅酸鹽學(xué)報.2006, 34(11) : 1341-1344]和微乳液法[耿壽花朱文慶常鵬梅陳亞芍.反相微乳液介質(zhì)中納米Sm2O3的制備，2008,24(9) :1609-1614]。低溫自蔓延燃燒法和溶膠-凝膠法是在氧氣氣氛下高溫合成Sm2O3,粉體易團聚并且溶膠-凝膠的工藝周期長，對Sm2O3原料的利用率很小。同時微乳液法所制備的前軀體也需經(jīng)高溫熱處理才能獲得Sm2O3納米晶，這樣易引入雜質(zhì)，且粉體易團聚。為了達到實用化的目的，必須開發(fā)生產(chǎn)成本低且方便可行的Sm2O3納米晶制備工藝。另有報道用微波水熱法制備Sm2O3納米晶[殷立雄，黃劍鋒，曹麗云等.一種微波水熱法制備Sm2O3納米粉體的方法[P].中國專利200910021192,2011-03-02.]和溶劑熱法制備Sm2O3納米晶[黃劍鋒，郝巍，殷立雄等.一種溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法[P].中國專利:201110310322. 2，2012-05-02·]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備簡單，容易控制，且比微波水熱法以及普通水熱法溫度低，可以低成本的合成單斜相Sm2O3納米晶的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法。按本發(fā)明的制備方法制成的Sm2O3納米晶純度高，晶型單一，晶粒生長可控。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入無水乙醇或乙醇水溶液中攪拌制得Sm3+濃度為O. I l.Qmol/L 的溶液 A;
2)將溶液A在4(T60°C加熱攪拌采用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為6 12繼續(xù)攪拌形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50 60%，然后密封水熱釜，將其放入電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為120 240°C，壓力為2 20MPa，反應(yīng)6 60小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌4 6次后置于50 80°C的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。
所述的步驟I)的攪拌采用磁力攪拌器攪拌。所述的乙醇水溶液中乙醇與水按V水:Vie=0^4. O體積比混合。所述的NaOH溶液的濃度為I 5mol/L。所述的電熱鼓風干燥箱采用DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱。所述的電熱真空干燥箱采用ZKF030型電熱真空干燥箱。由于本發(fā)明制備Sm2O3納米晶反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期的晶化熱處理，從而避免了 Sm2O3納米晶在熱處理過程中可能導(dǎo)致的團聚、晶粒粗化以及氣氛反應(yīng)引入雜質(zhì)等缺陷，且工藝設(shè)備簡單。團聚程度較輕，易得到合適的化學(xué)計量比，晶粒形態(tài)單一且為單斜相的Sm2O3納米晶；可以使用較便宜的原料；省去了高溫煅燒和球磨，避免了雜質(zhì)引入和結(jié)構(gòu)缺陷。更重要的是，溶劑熱法要求的設(shè)備及儀器更為簡單，采用有機溶劑較易獲得所需壓力、溫度且更利于納米Sm2O3粉體的生成，所以更為經(jīng)濟、實用。制備出的晶粒發(fā)育完整，粒徑很小且分布均勻，團聚較少的納米晶。所制備的納米晶表現(xiàn)出一定的取向生長趨勢，且納米晶對紫外線有強烈吸收作用而對可見光有強烈增透作用。并且利用溶劑熱方法比簡單的水熱法可以更好的提高納米晶純度和縮短反應(yīng)時間。


圖I是本發(fā)明所制備單斜相Sm2O3納米晶的XRD圖；圖2是本發(fā)明所制備單斜相Sm2O3納米晶的SEM圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例I :I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入無水乙醇中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為
O.lmol/L 的溶液 A;2)將溶液A在40°C加熱攪拌采用濃度為lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為6，繼續(xù)攪拌I小時后形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為120°C，壓力為8MPa，反應(yīng)48小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌6次后置于50°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。實施例2 I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入無水乙醇中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為
O.5mol/L 的溶液 A ；2)將溶液A在60°C加熱攪拌采用濃度為2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為9，繼續(xù)攪拌I. 5小時后形成前驅(qū)溶液； 3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在55%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為200°C，壓力為15MPa，反應(yīng)60小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌4次后置于60°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。實施例3:I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入乙醇水溶液中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為O. 3mol/L的溶液A;其中乙醇水溶液中水與乙醇按V V =1體積比混合得到；2)將溶液A在50°C加熱攪拌采用濃度為3. 5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為10，繼續(xù)攪拌2小時后形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為160°C，壓力為204)；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌5次后置于70°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。實施例4 I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入乙醇水溶液中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為I. Omol/L的溶液A ;其中乙醇水溶液中水與乙醇按V # : V =2體積比混合得到；2)將溶液A在45°C加熱攪拌采用濃度為4mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為11，繼續(xù)攪拌2. 5小時后形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為240°C，壓力為18MPa，反應(yīng)36小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌4次后置于80°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。實施例5 I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入乙醇水溶液中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為O. 8mol/L的溶液A;其中乙醇水溶液中水與乙醇按V# :Vie=3體積比混合得到；
2)將溶液A在55°C加熱攪拌采用濃度為4. 5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為12，繼續(xù)攪拌3小時后形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在60 %，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為180°C，壓力為IOMPa，反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌6次后置于55°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。實施例6 I)將分析純的SmCl3 · 6H20加入乙醇水溶液中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為O. 6mol/L的溶液A;
其中乙醇水溶液中水與乙醇按V7^Vis=A體積比混合得到；2)將溶液A在40°C加熱攪拌采用濃度為5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為7，繼續(xù)攪拌I. 5小時后形成前驅(qū)溶液；3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在55%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為220°C，壓力為2MPa，反應(yīng)6小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌5次后置于65°C的ZKF030型電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。由圖I可看出本發(fā)明所制備的Sm2O3納米晶純度高，衍射峰較尖銳，并且是單一的單斜相Sm2O3,與標準的JCPDS 42-1464Sm203卡片相吻合。由圖2可看出本發(fā)明所制備的單斜相Sm2O3納米晶，顆粒小且分布均勻，團聚較輕，呈現(xiàn)細小的纖維狀形貌。
權(quán)利要求
1.一種溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于包括以下步驟 O將分析純的SmCl3 · 6H20加入無水乙醇或乙醇水溶液中攪拌制得Sm3+濃度為O. I LOmol/L的溶液A; 2)將溶液A在4(T60°C加熱攪拌采用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為6 12繼續(xù)攪拌形成前驅(qū)溶液； 3)將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50 60%，然后密封水熱釜，將其放入電熱鼓風干燥箱中，控制溶劑熱溫度為120 240°C，壓力為2 20MPa，反應(yīng)6 60小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫； 4)打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌4 6次后置于50 80°C的電熱真空干燥箱內(nèi)干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的步驟I)的攪拌采用磁力攪拌器攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的乙醇水溶液中乙醇與水按V * : V ^醇=(Γ4· O體積比混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的NaOH溶液的濃度為I 5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的電熱鼓風干燥箱米用DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的電熱真空干燥箱采用ZKF030型電熱真空干燥箱。
全文摘要
一種溶劑熱法制備單斜相Sm2O3納米晶的方法，將SmCl3·6H2O加入無水乙醇或乙醇水溶液中制得溶液A；用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為6~12繼續(xù)攪拌形成前驅(qū)溶液；將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中后密封水熱釜，控制溶劑熱溫度為120～240℃，壓力為2～20MPa，反應(yīng)6～60小時，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復(fù)洗滌后置于50～80℃干燥即得單斜相Sm2O3納米晶。由于本發(fā)明制備Sm2O3納米晶反應(yīng)在液相中一次完成，不需要后期的晶化熱處理，從而避免了Sm2O3納米晶在熱處理過程中可能導(dǎo)致的團聚、晶粒粗化以及氣氛反應(yīng)引入雜質(zhì)等缺陷，且工藝設(shè)備簡單。
文檔編號B82Y30/00GK102897822SQ20121040267
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者殷立雄, 黃劍鋒, 郝巍, 李嘉胤, 吳建鵬, 曹麗云, 費杰 申請人:陜西科技大學(xué)