CN101186307B - 水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法。该方法包括如下步骤：(1)将硝酸钡与硼氢化钠按1∶2～1∶6的摩尔比在水中混合，然后加入十六烷基苯磺酸钠饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌10-20min；(2)将步骤(1)的混合溶液放入高压釜中，加热到160～250℃，保温10-30h；(3)用无水乙醇和去离子水先后洗涤步骤(2)的产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到600-800℃，保温2h，即可得到偏硼酸钡纳米线。该方法填补了目前制备BBO纳米线方法的空白，提供一种利用水热反应制备BBO纳米线的方法。该方法容易操作，所得BBO纳米线的纯度高、晶体结构完整。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域中的偏硼酸钡纳米线，具体涉及一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法。
背景技术
偏硼酸钡(β-BaB2O4，简称BBO)是在对晶体非线性光学效应的结构与性能相互关系研究的基础上通过大量实验而取得的，是具有综合优良性能的非线性光学晶体。该晶体在近红外、可见、紫外波段具有比目前通用的ADP、KDP晶体大3～6倍的有效倍频系数，相匹配波段可达到212nm左右。还具有比KDP型晶体高二倍的光损伤阀值，较高的光学均匀性，不易潮解，热稳定性好等优点。并且具有较宽的透光波段(190nm～3500nm)和位相匹配范围(409.6nm～3500nm)，大的非线性光学系数，高的抗光损伤阈值，较宽的温度带宽及优越的光学均匀性为各种非线性光学应用提供实际可能性。BBO是激光倍频(SHG)、光参量放大(OPA)和光参量振荡(OPO)的理想材料，它的最大特色是可应用于波长短至200nm的紫外辐射，因此，BBO晶体已经成为了现代非线性光学技术领域中的核心材料之一，具有较大的应用市场。
随着纳米技术的快速发展，纳米结构的非线性光学晶体也成为研究的热点。虽然在常规条件下已经可以制备BBO纳米粉末，但纳米粉末的非线性光学性质尚不能同体材料相比，因此制备结构更完整的BBO纳米线才能为未来纳米光学器件中应用的提供基础。本发明利用水热反应法制备了BBO纳米线。
发明内容
本发明的目的是填补目前制备BBO纳米线方法的空白，提供一种利用水热反应制备BBO纳米线的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法，以硝酸钡作为钡源，以硼氢化钠作为硼源，以十六烷基苯磺酸钠为表面活性剂，通过如下步骤和工艺条件在高压反应釜中水热反应制备偏硼酸钡纳米线：
(1)将硝酸钡与硼氢化钠按1∶2～1∶6的摩尔比在水中混合；硝酸钡与水的摩尔体积比为1摩尔∶5升，然后加入十六烷基苯磺酸钠饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌10-20min；硝酸钡与十六烷基苯磺酸钠饱和溶液的摩尔体积比为1摩尔∶0.5升；
(2)将步骤(1)的混合溶液放入高压釜中，加热到160～250℃，保温10-30h；
(3)用无水乙醇和去离子水先后洗涤步骤(2)的产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到600-800℃，保温2h，即可得到偏硼酸钡纳米线。
为进一步实现本发明的目的，所述硝酸钡与硼氢化钠摩尔比优选为1∶3～1∶5。
所述步骤(2)的加热温度优选为180～200℃。
所述步骤(2)的保温时间优选为20-30h。
所述步骤(3)的保温时间优选为2h。
所述步骤(3)的加热温度优选为650～800℃。
本发明制备的BBO纳米线，具有晶体结构完整，尺度分布较均一的特点，在未来纳米非线性光学器件上有很好的应用前景。
本发明的原理：(1)在水热法中，液态或气态是传递压力的媒介。在高压下，绝大多数反应物均能部分溶解于水，促使反应在液相或气相中进行。水热法通过高压釜中适合水热条件下的化学反应实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。(2)在表面活性剂CTAB的作用下偏硼酸钡晶体沿晶体中最容易生长的方向优先生长，从而得到一维的纳米线结构。(3)随后的洗涤和高温处理可以出去产物中的少量有机杂质和结晶水，得到均一的BBO纳米线。
本发明具有如下技术优点：填补目前制备BBO纳米线方法的空白，提供一种利用水热反应制备BBO纳米线的方法。该方法容易操作，产物的纯度高，所得BBO纳米线的晶体结构完整。
附图说明
附图1实施例1所得BBO纳米线的透射电子显微镜照片。
附图2实施例2所得BBO纳米线的透射电子显微镜照片。
附图3实施例3所得BBO纳米线的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
分别称取0.724g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌10min。将混合溶液放入高压釜中，加热到160℃，保温10h。用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到650℃，保温2h，即可得到BBO纳米线。从图1中可以看到BBO纳米线的直径在20～50nm。
实施例2：
分别称取0.724g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌20min。将混合溶液放入高压釜中，加热到250℃，保温25h。用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到800℃，保温2h，即可得到BBO纳米线。从图2中可以看到BBO纳米线的直径较粗，达到了在100nm，这与反应温度较高有关。
实施例3：
分别称取2.2g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌15min。将混合溶液放入高压釜中，加热到200℃，保温30h。用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到600℃，保温2h，即可得到BBO纳米线。从图3中可以看到BBO纳米线的直径比较均一，大都在20～30nm之间。
实施例4
分别称取2.2g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌15min。将混合溶液放入高压釜中，加热到180℃，保温20h。用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到700℃，保温2h，即可得到BBO纳米线。
Claims (4)
1.一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法，其特征在于：分别称取0.724g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌10min；将混合溶液放入高压釜中，加热到160℃，保温10h；用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到650℃，保温2h，得到偏硼酸钡纳米线。
2.一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法，其特征在于：分别称取0.724g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌20min；将混合溶液放入高压釜中，加热到250℃，保温25h；用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到800℃，保温2h，得到偏硼酸钡纳米线。
3.一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法，其特征在于：分别称取2.2g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌15min；将混合溶液放入高压釜中，加热到200℃，保温30h；用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到600℃，保温2h，得到偏硼酸钡纳米线。
4.一种水热反应制备偏硼酸钡纳米线的方法，其特征在于：分别称取2.2g硼氢化纳，2.5g硝酸钡溶解于50ml水中，然后加入5ml的CTAB饱和溶液，用磁力搅拌机搅拌15min；将混合溶液放入高压釜中，加热到180℃，保温20h；用无水乙醇和去离子水先后洗涤产物，然后将产物置于高温管式炉中在空气中加热到700℃，保温2h，得到偏硼酸钡纳米线。
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