CN103031592A - 超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法 - Google Patents

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李博
陶绪堂
陈丽丽
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Abstract

本发明公开了一种超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，是由固体氧化镁粉末、二氧化碲粉末和三氧化钼粉末为原料，以高温高压水作为反应媒介，在密闭压力容器中以380℃、23～25MPa的条件范围内合成出了钼酸碲镁单晶微米粉末材料。本发明方法合成的钼酸碲镁单晶微米粉末材料，物相纯净，颗粒形貌比较规整，颗粒尺寸范围为15～50微米，并且颗粒不易团聚，分散性比较好。本发明提供的合成方法还适用于一些含钼、碲的多元氧化物单晶微米材料的合成，为合成含钼、碲的新型多元氧化物提供了一种简便、快速、安全、环保的制备工艺路线。

Description

超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法
技术领域
本发明涉及一种钼酸碲镁MgTeMoO6（简称MTM）单晶微米粉末的合成方法，尤其涉及一种超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法。
背景技术
钼酸碲镁MgTeMoO6（简称MTM）是一种非线性光学材料，其块状单晶可以由助熔剂方法生长得到；同时，钼酸碲镁可以作为丙烯、异丁烯催化氧化为丙烯醛和甲基丙烯醛的催化剂。目前，钼酸碲镁多晶粉末一般是通过常规固相反应来合成。常规固相反应合成的钼酸碲镁粉末颗粒存在一系列问题，如形貌不均匀，比表面积小，团聚严重等。材料的微晶颗粒尺寸、形状对材料性能可以产生极大地影响，因此研究如何得到物相纯净、颗粒形貌均匀规整的钼酸碲镁微晶粉末材料具有重要的科学研究意义。
实验证实超临界水体系在合成钼酸碲镁微米粉末材料方面具有独特优势，能够避免常规固相反应所产生的弊端。然而目前尚无利用超临界水体系合成钼酸碲镁微晶粉末的研究报道。
发明内容
针对现有合成技术的单一与不足，本发明的目的是提供一种超临界水体系合成钼酸碲镁MgTeMoO6（简称MTM）单晶微米粉末的方法。
本发明所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，步骤是：
（1）配料：按照原子比Mg:Te:Mo=1:1:1的比例，分别称取氧化镁粉末、二氧化碲粉末和三氧化钼粉末；
（2）分散物料：将步骤（1）称得的固体粉末分散于超纯水中，制成固-液悬浮体；
（3）恒温反应：将步骤（2）制得的固-液悬浮体放入高温高压反应容器中密闭，然后将其置于加热设备中加热，使容器内部温度升至380±5℃，容器内压力升至23～25Mpa后，恒温反应1～8h，此时反应体系的技术特征即为超临界水反应体系；
（4）冷却：恒温反应后，将反应容器冷却至室温，容器内压力降至常压；
（5）洗涤：采用真空抽滤装置将反应容器中的固体沉淀物分离出来，用去离子水、乙醇或丙酮洗涤所得的固体沉淀物至少3次，或者对固体沉淀物洗涤至洗涤液体pH=7为止；
（6）烘干：将步骤（5）洗涤后的固体沉淀物用干燥设备在50～60℃下烘干，所的产物即为钼酸碲镁单晶微米粉末。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(3)所述高温高压反应容器优选带有测温、测压装置的高温高压反应釜。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(3)所述加热设备优选有精确控制温度装置的马弗炉、电阻炉、管式炉、干燥机、烘箱之一。最优选马弗炉。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(3)所述反应容器内部温度优选为380℃，反应容器内压力优选为24MPa，反应时间优选为2～4h。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(4)所述反应容器冷却的方式是将加热器按照设定速度冷却至室温，或者直接断电使炉内降温冷却，或者直接将反应容器从加热器中取出自然冷却，或者将反应容器从加热器中取出后放到冰水中冷却。优选直接断电使炉内降温冷却，或者将反应容器从加热器中取出自然冷却。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(5)所述真空抽滤装置所用滤膜的孔径优选0.025～0.5微米。
上述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中：步骤(6)所述干燥设备是烘箱、干燥箱或红外线灯。优选干燥箱。
本发明公开的超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法中，首次使用固相氧化物粉末为原料，以水作为反应媒介，在23～25MPa、380℃的温度条件下合成出了钼酸碲镁单晶微米粉末材料。用此方法合成的钼酸碲镁单晶微米粉末材料，物相纯净，颗粒形貌比较规整，颗粒尺寸范围为15～50微米，并且颗粒不易团聚，分散性比较好（见附图）。
本发明公开的方法选用了全固相的反应物原料，利用超临界水作为反应体系，简化了合成步骤，容易实现合成过程的控制以及产物形貌的控制，并安全、简便的获得钼酸碲镁单晶微米粉末材料。本发明提供的合成方法还适用于一些含钼、碲的多元氧化物单晶微米材料的合成，为合成含钼、碲的新型多元氧化物提供了一种简便、快速、安全、环保的制备工艺路线。鉴于本发明方法中原料配制、反应过程和反应设备比较简单，本发明方法非常适于工业化批量生产。
附图说明
图1：采用超临界水体系合成方法制备的MgTeMoO6微晶。
其中：图1a是X-射线衍射图谱；图1b是扫描电镜照片。
图2：采用超临界水体系合成方法制备的MgTeMoO6微晶。
其中：图2a是X-射线衍射图谱；图2b是扫描电镜照片。
图3：采用超临界水体系合成方法制备的MgTeMoO6微晶。
其中：图3a是X-射线衍射图谱；图3b是扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
1.配料
称取0.1200克氧化镁、0.4318克三氧化钼和0.4788克二氧化碲，分散到50毫升超纯水中。然后将其密封到反应釜（容积为100毫升）中。
2.恒温反应
将密封的反应釜放入马弗炉中加热，使反应容器内部温度为380℃，反应容器内压力为24±0.2MPa，恒温反应1小时。
3.冷却
恒温反应结束，直接断电使炉内降温，使反应釜自然冷却至室温（20～25℃），从马弗炉中将反应釜取出。
4.洗涤
从反应釜中取出产物，通过真空抽滤装置过滤产物，用去离子水至少冲洗三次，得到沉淀物。
5.烘干
将过滤得到的沉淀物放入烘箱中，在50～60℃下烘干，得到钼酸碲镁粉末。
X-射线衍射结果表明，实验得到的粉末为钼酸碲镁MgTeMoO6(图1a)。扫描电子显微镜观察表明，粉末为尺寸15～20微米的块状颗粒(图1b)。
实施例2
1.配料
称取0.1200克氧化镁、0.4318克三氧化钼和0.4788克二氧化碲，分散到50毫升超纯水中。然后将其密封到反应釜（容积为100毫升）中。
2.恒温反应
将密封的反应釜放入马弗炉中加热，使反应容器内部温度为380℃，反应容器内压力为23～24MPa，恒温反应2小时。
3.冷却
恒温反应结束，断电使马弗炉降温，使反应釜自然冷却至室温（20～25℃），从马弗炉中将反应釜取出。
4.洗涤
从反应釜中取出产物，通过真空抽滤装置过滤产物，用乙醇至少冲洗三次，得到沉淀物。
5.烘干
将过滤得到的沉淀物放入干燥箱中，在50～60℃下烘干，得到钼酸碲镁粉末。
X-射线衍射结果表明，实验得到的粉末为钼酸碲镁MgTeMoO6(图2a)。扫描电子显微镜观察表明，粉末为尺寸40～50微米的块状颗粒(图2b)。
实施例3
1.配料
称取0.1200克氧化镁、0.4318克三氧化钼和0.4788克二氧化碲，分散到50毫升超纯水中。然后将其密封到反应釜（容积为100毫升）中。
2.恒温反应
将密封的反应釜放入电阻炉中加热，使反应容器内部温度为380℃，反应容器内压力为24～25MPa，恒温反应4小时。
3.冷却
恒温反应结束，使反应釜自然冷却至室温（20～25℃），从电阻炉中将反应釜取出。
4.洗涤
从反应釜中取出产物，通过真空抽滤装置（滤膜的孔径为0.025～0.5微米）过滤产物，用去离子水冲洗至洗涤水pH=7为止，得到沉淀物。
5.烘干
将过滤得到的沉淀物放入烘箱中，在50～60℃下烘干，得到钼酸碲镁粉末。
X-射线衍射结果表明，实验得到的粉末为钼酸碲镁MgTeMoO6(图3a)。扫描电子显微镜观察表明，粉末为尺寸10～20微米的多面体颗粒(图3b)。

Claims (10)

1.一种超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，步骤是：
（1）配料：按照原子比Mg:Te:Mo=1:1:1的比例，分别称取氧化镁粉末、二氧化碲粉末和三氧化钼粉末；
（2）分散物料：将步骤（1）称得的固体粉末分散于超纯水中，制成固-液悬浮体；
（3）恒温反应：将步骤（2）制得的固-液悬浮体放入高温高压反应容器中密闭，然后将其置于加热设备中加热，使容器内部温度升至380±5℃，容器内压力升至23～25Mpa后，恒温反应1～8h，此时反应体系的技术特征即为超临界水反应体系；
（4）冷却：恒温反应后，将反应容器冷却至室温，容器内压力降至常压；
（5）洗涤：采用真空抽滤装置将反应容器中的固体沉淀物分离出来，用去离子水、乙醇或丙酮洗涤所得的固体沉淀物至少3次，或者对固体沉淀物洗涤至洗涤液体pH=7为止；
（6）烘干：将步骤（5）洗涤后的固体沉淀物用干燥设备在50～60℃下烘干，所的产物即为钼酸碲镁单晶微米粉末。
2.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(3)所述高温高压反应容器是带有测温、测压装置的高温高压反应釜。
3.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(3)所述加热设备是指有精确控制温度装置的马弗炉、电阻炉、管式炉、干燥机、烘箱之一。
4.如权利要求3所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(3)所述加热设备是马弗炉。
5.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(3)所述反应容器内部温度为380℃，反应容器内压力为24MPa，反应时间为2～4h。
6.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(4)所述反应容器冷却的方式是将加热器按照设定速度冷却至室温，或者直接断电使炉内降温冷却，或者将反应容器从加热器中取出自然冷却，或者将反应容器从加热器中取出后放到冰水中冷却。
7.如权利要求6所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(4)所述反应容器冷却的方式是直接断电使炉内降温冷却，或者将反应容器从加热器中取出自然冷却。
8.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(5)所述真空抽滤装置所用滤膜的孔径为0.025～0.5微米。
9.如权利要求1所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(6)所述干燥设备是烘箱、干燥箱或红外线灯。
10.如权利要求9所述超临界水体系合成钼酸碲镁单晶微米粉末的方法，其特征是：步骤(6)所述干燥设备是干燥箱。
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