CN101659445A

CN101659445A - 一种正方形钼酸锶纳米片的制备方法

Info

Publication number: CN101659445A
Application number: CN200910114353A
Authority: CN
Inventors: 黄在银; 米艳; 姜俊颖; 李艳芬
Original assignee: Guangxi University for Nationalities
Current assignee: Guangxi University for Nationalities
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-03-03

Abstract

本发明提供了一种二维结构正方形钼酸锶纳米片的制备方法，该方法选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正丁醇、正庚烷和水相组成的四元微乳液，以钼酸钠和氯化锶为反应物，将组成反相微乳液的各组分混合后，于磁力搅拌器上强烈搅拌，制得均匀透明、性质稳定的反相的微乳液，然后将含有氯化锶的微乳液与含有钼酸钠的微乳液缓慢混合，经反应、陈化、离心分离，用丙酮、无水乙醇和二次水反复洗涤制得了形貌大小高度均匀的正方形片状钼酸锶纳米结构。本发明利用反胶束微乳液具有的模板作用制备二维正方形片状钼酸锶的技术方案，具有生产工艺简单、生产过程安全、产品不易团聚的特点，可广泛用于无机功能材料的制备。

Description

一种正方形钼酸锶纳米片的制备方法

技术领域

本发明涉及一种正方形纳米片的制备方法，采用阳离子表面活性剂形成的反相微乳液为模板，通过控制微乳液的形成条件制备片状钼酸锶纳米晶体的方法。属于无机功能材料制备技术领域。

技术背景

基于无机材料的性能对其尺寸和形状的独特依赖性，在纳米尺度范围内控制合成无机晶体的形貌，特别是制备低维纳米结构材料，如：纳米线、纳米管、纳米带、纳米丝、纳米片等，已成为材料化学领域的一个重要方向。一系列的合成方法已经成功应用于制备低维纳米结构材料，可分为模板法和无模板法两大类。模板法又包括硬模板和软模板两种，其中软模板法由于其温和的反应条件、相对较低的成本，以及形貌、尺寸易于调控而越来越被研究者重视。例如用微乳液体系作为模板制备氧化锌纳米棒、硫化镉纳米线等。

钼酸盐基于其特殊的化学和结构性能而受到广泛关注。已用软模板法制备出了众多的钼酸盐晶体；如采用非离子表面活性剂形成的反相微乳液制备了钼酸锶纳米棒，阳离子表面活性剂形成的微乳液体系制备了钼酸钡纳米纤维等。目前对于钼酸盐的研究报道多集中于白钨矿型的一维及三维结构，而对于二维结构钼酸盐的研究还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有研究的空缺，提出一种制备二维正方形钼酸锶片状纳米结构晶体的制备方法，工艺过程简单、反应条件温和，得到的正方形钼酸锶纳米片晶体尺寸分布均匀。

为实现这一目的，本发明采用四元反相微乳液体系为模板制备正方形钼酸锶纳米片。首先分别将等量的、相同浓度的氯化锶水溶液和钼酸钠水溶液按比例分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正丁醇、正庚烷配制成透明的微乳液，然后将两种微乳液在磁力搅拌的条件下缓慢混合，再于室温下静置陈化足够时间，即可获得二维结构正方形钼酸锶纳米片晶体。所得的正方形钼酸锶纳米片边长约200纳米。

本发明的方法包括以下具体步骤：

1、锶离子微乳液的配制：

在烧杯中依次加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正丁醇、正庚烷，磁力搅拌下加入适量一定浓度的氯化锶水溶液，搅拌30分钟，形成均相透明的含锶离子的微乳液；其中CTAB的浓度为0.25～0.45mol/L，正丁醇与CTAB的摩尔比为6～10，氯化锶水溶液中水的摩尔数与CTAB摩尔数之比ω为5～20，其余为正庚烷；所述氯化锶水溶液的浓度为0.05～0.2mol/L；

2、钼酸根离子微乳液的配制：

按照步骤1)，以相同浓度、等体积的钼酸钠水溶液替代氯化锶水溶液，其余成分与含锶离子的微乳液组成相同，得到含钼酸根离子的微乳液；

3、正方形钼酸锶纳米片的合成：

将上述获得的含锶离子的微乳液和含钼酸根离子的微乳液在室温下(20～35℃)缓慢混合，继续搅拌5分钟，溶液逐渐变为白色，停止搅拌，于室温下静置陈化，陈化后离心分离产物，再用丙酮、去离子水和无水乙醇反复多次洗涤，即获得正方形片状钼酸锶纳米晶体。

本发明具有如下特点：

1、本发明中的钼酸锶晶体形成于微乳液体系的水核中，可以通过调节ω值的大小来控制水核的大小和形状，得到所希望形貌及尺寸的钼酸锶纳米晶体。

2、本发明中的反应在室温下进行，条件温和易控，无能量消耗，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例1所得到的正方形钼酸锶纳米片晶体的X-射线衍射图。(实施例1-2具有相同的X-射线衍射图)

图2为本发明实施例1所得到的正方形钼酸锶纳米片晶体的场发射扫描电镜照片。

图3为本发明实施例1所得到的纳米棒晶体的透射电镜照片和选区电子衍射图。

图4为本发明实施例2所得到的纺锤状钼酸锶纳米晶体的场发射扫描电镜照片。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

1)在一个50ml烧杯中依次加入1.0g十六烷基三甲基溴化铵、2.0ml正丁醇、5.0ml正庚烷，磁力搅拌下加入0.4ml的0.05mol/L氯化锰水溶液。搅拌30分钟，形成均相透明的含锶离子的微乳液。

2)在一个50ml烧杯中依次加入1.0ml十六烷基三甲基溴化铵、2.0ml正丁醇、5.0ml正庚烷，磁力搅拌下加入0.4ml的0.05mol/L钼酸钠水溶液。搅拌30分钟，形成均相透明的钼酸根离子微乳液。

3)将上述两种分别含有氯化锶和钼酸钠的微乳液在室温搅拌条件下，缓慢混合，继续搅拌5分钟，再于室温下静置陈化48小时，用丙酮、去离子水和无水乙醇多次洗涤，即可得到正方形钼酸锶纳米片状晶体。

所得的正方形钼酸锶纳米片状晶体的X-射线衍射图，如图1所示。由图1可见所制备的材料为结晶良好的白钨矿型四方相钼酸锶。图2是得到的钼酸锶纳米片的场发射扫描电镜照片；由图中可以明显看出所得钼酸锶为正方形片状结构。图3为透射电镜及选区电子衍射照片，透射电镜照片进一步证实了所得钼酸锶为正方形片状结构，边长约为200纳米；选区电子衍射中规则排列的斑点表明所得的钼酸锶纳米片为单晶结构。

实施例2

1)在一个50ml烧杯中依次加入1.0g十六烷基三甲基溴化铵、2.0ml正丁醇、5.0ml正庚烷，磁力搅拌下加入1.0ml的0.05mol/L氯化锶水溶液。搅拌30分钟，形成均相透明的含锶离子的微乳液。

2)在一个50ml烧杯中依次加入1.0g十六烷基三甲基溴化铵、2.0ml正丁醇、5.0ml正庚烷，磁力搅拌下加入1.0ml的0.05mol/L钼酸钠水溶液。搅拌30分钟，形成均相透明的含钼酸根离子的微乳液。

3)将上述两种分别含有氯化锶和钼酸钠的微乳液在室温搅拌条件下，缓慢混合，继续搅拌5分钟，再于室温下静置陈化48小时，用丙酮、去离子水和无水乙醇多次洗涤，即可得到纺锤状钼酸锶纳米晶体。

图4为实施例2所得到的纺锤状钼酸锶纳米晶体的场发射扫描电镜照片。由图可见，该纺锤状纳米结构中心宽径约200纳米，长约1微米。由图可见，此时由于ω值的变化，使得微乳液所形成的水核发生了改变，产物形貌也即发生相应的改变。可见ω值是一个非常重要的影响因素。

Claims

1、一种正方形钼酸锶纳米片的制备方法，其特征在于该制备方法是选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正庚烷、正丁醇和水相[SrCl₂或Na₂MoO₄水溶液]，将组成各组分混合后，制备成澄清透明的反相微乳液；再将SrCl₂的微乳液逐滴滴加入Na₂MoO₄的微乳液中，通过水核间的碰撞，SrCl₂和Na₂MoO₄水核碰撞并发生反应；反应后，经陈化、离心分离、洗涤制得正方形钼酸锶纳米片，具体制备步骤如下；

1)、取原料十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正庚烷和正丁醇，将三者均匀混合和，在室温磁力搅拌的条件下，逐滴加入一定量的Na₂MoO₄水溶液，滴加完毕后继续搅拌约10分钟，直至溶液澄清透明，制得微乳液A。选定十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂与醇混合的物质的量之比，水相[Na₂MoO₄水溶液]的物质的量与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂的物质的量的比值以及Na₂MoO₄水溶液的浓度大小；

2)、步骤同1)，将Na₂MoO₄水溶液换为等量的SrCl₂水溶液；制得微乳液B；

3)、将微乳液A置于恒温磁力搅拌器上，在室温下将微乳液B逐滴加入微乳液A中，随着微乳液B的加入，微乳液逐渐变成白色，滴加完毕后继续搅拌30分钟；

4)、密封烧杯口，在室温下陈化72小时；

5)、将步骤4)得到的反应液离心分离，用丙酮、无水乙醇和二次水洗去多余的表面活性剂和水相得到正方形钼酸锶纳米片产品。

2、根据权利要求1所述的正方形钼酸锶纳米片的制备方法，其特征在于，所述的正丁醇的物质的量与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的物质的量的比值P为6-10。

3、根据权利要求1所述的正方形钼酸锶纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)、2)中水与表面活性剂的摩尔比ω为5～20。

4、根据权利要求1所述的正方形钼酸锶纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中Ba²⁺与MoO₄ ^2-的摩尔比为1∶1。

5、根据权利要求1所述的正方形钼酸锶纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤4)中的反应时间为24～48小时。