CN103332742A - 一种微波-超声-紫外制备α-MoO3纳米带的方法 - Google Patents

Abstract

一种微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，将钼酸铵加入去离子水中得溶液A；调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中并置于微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，采用微波-紫外-超声的合成模式，反应结束后自然冷却到室温；取出产物洗涤后置于电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。本发明扩大了α-MoO₃纳米带的合成技术范围；制备α-MoO₃纳米带工艺简单、原料易得，且产率较高，反应周期短，成本低；所得的α-MoO₃纳米带发育完整、纯度较高、结晶性较好且分布均匀；采用本方法可大规模合成的α-MoO₃纳米带。

Description

一种微波-超声-紫外制备α-MoO3纳米带的方法

技术领域

本发明涉及一种制备MoO₃纳米带的方法，特别涉及一种微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法。

背景技术

MoO₃作为一种重要的功能无机材料，是电致变色、光致变色、气致变色、气体传感、智能伪装等器件的核心材料，在建筑与汽车的节能、信息显示与储存、环境监控、食品工业、军事等领域具有极大的应用前景。MoO₃有三种常见的晶型结构：热力学稳定的正交相α-MoO₃，热力学亚稳结构的单斜相β-MoO₃和六方相h-MoO₃。近年来，正交相α-MoO₃由于其具有热力学稳定性被广泛的研究。纳米级的MoO₃由于比表面积较小，其性能比微米级的MoO₃更加优越。目前，已报道的α-MoO₃纳米晶有纳米颗粒、纳米棒、纳米纤维、纳米花及纳米带等。合成α-MoO₃纳米晶的方法有水热法、微波水热法、火焰法及溶液燃烧法等，其中最常用的是(1)水热法，李继文等[Jiwen Li,Yanhua Ma,Fangfang Gong，et al,The Preparation Technique ofnanometer Molybdenum Trioxide by Hydrothermal Synthesis[J].AppliedMechanics and Materials,2012,117-119:807-810]以二钼酸铵和硝酸为原料，采用水热法得到了α-MoO₃纳米颗粒；严敏燕等[Minyan Yan,Yi Shen,LiZhao,Zhen Li,Synthesis and photochromic properties of EDTA-induced MoO3powder[J],Materials Research Bulletin,2011,46:1648-1653]采用水热法通过控制EDTA/Mo⁶⁺的比值，在120℃下保温48h制得了α-MoO₃纳米花；李桂存等[Guicun Li,Li Jiang,Shuping Pang,et al,Molybdenum TrioxideNanostructures:The Evolution from Helical Nanosheets to Crosslike Nanoflowersto Nanobelts[J],J.Phys.Chem.,B2006,110:24472-24475]以金属Mo粉和H₂O₂为原料，采用水热法在180℃保温2-12h后得到螺旋形的α-MoO₃纳米结构。新兴的方法有(2)微波水热法，台湾的Anukorn Phuruangrat等[AnukornPhuruangrat,Dong Jin Ham,Somchai Thongtem,et al,Electrochemical hydrogenevolution over MoO₃nanowires produced by microwave-assisted hydrothermalreaction[J],Electrochemistry Communications,2009,11:1740-1743]以钼酸铵、CTAB和硝酸为原料，采用微波水热法在150℃下反应3h得到α-MoO₃纳米线；(3)火焰法，英国的Lili Cai等[Lili Cai,Pratap M.Rao,and Xiaolin Zheng,Morphology-Controlled Flame Synthesis of Single,Branched,and Flower-likeα-MoO₃Nanobelt Arrays[J],Nano Letters,2011,11:872-877]以一种催化自由、快速的火焰合成技术在不同的基板上得到了排列不同的单个、树枝状和花状α-MoO₃纳米带；（4）溶液燃烧法，D.Parviz等[D.Parviz,M.Kazemeini,A.M.Rashidi,et al,Synthesis and characterization of MoO₃nanostructures bysolution combustion method employing morphology and size control[J],JNanopart Res,2010,12:1509-1521]以钼酸铵和不同的有机添加剂（PEG、EDTA及尿素等）为前驱体，采用溶液燃烧法制得了形貌不同的α-MoO₃纳米晶。以上几种方法有的存在反应温度高、反应时间较长等缺点，有的存在工艺设备复杂等缺点，所以寻找一种低温、易控、简单、快速合成α-MoO₃纳米晶的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，该方法设备简单，容易控制，并且适合大规模生产；所用原料简单，成本较低；按本发明的制备方法制成的α-MoO₃纳米带纯度高，结晶均匀性好。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）将分析纯的(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O加入到去离子水中制得钼酸铵的浓度为0.01～0.8mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度30～80℃，时间60～120min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物洗涤后置于60～80℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

所述步骤2）采用6～9mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH。

所述步骤3）的微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪采用UWave-1000型的微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪。

所述步骤5）洗涤依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次。

本发明扩大了α-MoO₃纳米带的合成技术范围；制备α-MoO₃纳米带工艺简单、原料易得，且产率较高，反应周期短，成本低；所得的α-MoO₃纳米带发育完整、纯度较高、结晶性较好且分布均匀；采用本方法可大规模合成的α-MoO₃纳米带。

附图说明

图1为本发明方法制备的α-MoO₃纳米带的XRD图谱；

图2为本发明方法制备的α-MoO₃纳米带的SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

1）将分析纯钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）加入到去离子水中搅拌制得钼酸铵的浓度为0.01mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后，采用6mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度30℃，时间120min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，运行程序，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物，依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次后置于60℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

实施例2：

1）将分析纯钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）加入到去离子水中搅拌制得钼酸铵的浓度为0.05mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后，采用7mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度50℃，时间100min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，运行程序，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物，依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次后置于70℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

实施例3：

1）将分析纯钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）加入到去离子水中搅拌制得钼酸铵的浓度为0.2mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后，采用8mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度60℃，时间80min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，运行程序，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物，依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次后置于80℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

实施例4：

1）将分析纯钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）加入到去离子水中搅拌制得钼酸铵的浓度为0.5mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后，采用9mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度70℃，时间70min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，运行程序，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物，依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次后置于65℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

实施例5：

1）将分析纯钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）加入到去离子水中搅拌制得钼酸铵的浓度为0.8mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后，采用8mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度80℃，时间60min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，运行程序，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开UWave-1000型微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物，依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次后置于75℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

由图1可看出，所制备的α-MoO₃纳米带结晶性较好，纯度较高。由图2可看出本发明制备的α-MoO₃纳米带发育良好，结晶均匀。

Claims (4)

1.一种微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将分析纯的(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O加入到去离子水中制得钼酸铵的浓度为0.01～0.8mol/L的溶液A；

2）将溶液A搅拌溶解均匀后调节溶液A的pH＜0.5得溶液B；

3）将溶液B倒入四颈圆底烧瓶中，将装备好的四颈圆底烧瓶放入微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪中固定好，采用铂电阻测温方式测温；

4）采用微波-紫外-超声的合成模式，紫外灯的功率为300W，紫外灯中心波长为365nm，超声波的输出功率设为400W，选择温度-时间工作模式，设定反应温度30～80℃，时间60～120min，微波加热时间设为10min，保温过程微波的输出功率为24W，反应结束后自然冷却到室温；

5）打开微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪，取出产物洗涤后置于60～80℃的电热真空干燥箱内干燥即获得α-MoO₃纳米带。

2.根据权利要求1所述的微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，其特征在于：所述步骤2）采用6～9mol/L的HNO₃溶液调节溶液A的pH。

3.根据权利要求1所述的微波-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，其特征在于：所述步骤3）的微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪采用UWave-1000型的微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪。

4.根据权利要求1所述的微波-超声-紫外制备α-MoO₃纳米带的方法，其特征在于：所述步骤5）洗涤依次采用去离子水和无水乙醇重复洗涤3～6次。

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