CN105819506A - 稀土钒酸镧的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土钒酸镧的制备方法,所述钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:La3+/ VO4 3‑摩尔浓度比为1:(1.1‑1.5);Eu3+/La3+摩尔浓度比为(5‑20)%:1;H2O/EG 体积比分别为(0.5‑2):1;2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2~5;3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中150‑200℃反应8~24h后,收集固体即为球状钒酸镧。本发明提供的稀土钒酸镧的制备方法,能够克服现有技术中制备工序繁琐、反应时间长和不够环保的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种稀土钒酸镧的制备方法。
背景技术
近年来,稀土钒酸盐(LnVO4)由于具有电子结构独特、原子磁矩大和自旋轨道效应强等效应,使其显现出磁性、光催化活性、化学和热稳定性、导电性、气敏性等良好的材料性能,因而在催化、发光材料、激光基质材料、磷光材料、介电材料、磁阻材料等领域得到了广泛的应用,尤其稀土钒酸盐发光材料在国内外的发展速度惊人,形成了相当大的生产规模和广阔的市场,其产值和经济效益都很高,从而为许多专家学者所关注。
稀土钒酸盐材料有很丰富的光学特性,如光致发光,电致发光,荧光特性,吸光特性等。而LaVO4:Ln(Ln=Eu,Tm,Dy)是一种性能优良的红色荧光材料,其中稀土离子的4f电子跃迁所对应的发射为锐线光谱,受外场的影响小,并且具有优良的发光效率和化学稳定性,可广泛应用于高质量的彩色电视机荧光粉,灯用荧光粉,医用荧光粉,光学玻璃,激光材料等。由此可见,以纳米级稀土钒酸盐为基质的发光材料是一种很有应用前途的发光材料。
目前,关于钒酸镧的制备方法有超声法、溶胶凝胶法、固相法等等。而超声法反应不易控制、有副反应发生,微波反应器价格昂贵,只能限制在小规模合成上;溶胶凝胶法过程所需时间较长,溶胶中存在大量微孔,在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物,并产生收缩;固相法制得产品不易均匀,微粒易团聚,微粒直径分布宽。因此,急需研发一种操作简单、耗时短、绿色环保的钒酸镧制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稀土钒酸镧的制备方法,以克服现有技术中制备工序繁琐、反应时间长和不够环保的缺陷。
为实现上述技术问题,本发明采取以下技术方案:
本发明提供的稀土钒酸镧的制备方法,所述钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:(1.1-1.5);Eu3+/La3+摩尔浓度比为(5-20)%:1;H2O/EG
体积比分别为(0.5-2):1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2~5;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中150-200℃反应8~24h后,收集固体即为球状钒酸镧。
作为本发明进一步的改进:所述球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
作为本发明进一步的改进:步骤1)中:所述La3+/
VO4 3-摩尔浓度比为1:1.2;Eu3+/La3+摩尔浓度比为20%:1;
H2O/EG 体积比分别为1:2、1:1和2:1。
作为本发明进一步的改进:步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
作为本发明进一步的改进:步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
作为本发明进一步的改进:所述步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液和/或氢氧化钠溶液。
作为本发明进一步的改进:所述稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,所述氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
作为本发明进一步的改进:所述步骤2)中悬浮液的pH值为3。
作为本发明进一步的改进:所述步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
优选地,悬浮液采用上述A液和B液配制,其作用是先让硝酸阑可以跟水跟乙二醇的混合液先发生络合反应,再跟正钒酸钠的悬浮液反应,反应效果好,纯度高可接近百分百。优选地,悬浮液的pH至2~5,其作用为该种条件下产物为单斜型钒酸阑,形态均一且均为球状。
与现有技术相比,本发明提供的一种稀土钒酸镧的制备方法具有以下专利法意义的有益效果:
1、不使用任何有机添加剂,避免了可能带来的二次污染.
2、制得的产物纯度高,接近百分百。
3、使用原料组分少,配比条件更易调控,制备工艺简单,成本低廉。
附图说明
图1为实施例1所得到的球状钒酸镧的X-射线衍射图。
图2为实施例1在条件H2O/EG=1:2, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
图3为实施例2 在条件H2O/EG=1:2, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
图4为实施例3在条件 H2O/EG=1:1, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
图5为实施例4在条件 H2O/EG=1:1, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
图6为实施例4 在条件H2O/EG=2:1, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
图7为实施例4在条件 H2O/EG=2:1, pH=3, Eu3+/La3+=1:4下所得到的球状钒酸镧场发射扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的稀土钒酸镧的制备方法作进一步具体说明。
相关试验
试验1
稀土钒酸镧的制备方法,以硝酸镧,硝酸铕,乙二醇和正钒酸钠为原料,包括以下具体步骤:1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制22mL硝酸镧和正钒酸钠以及硝酸铕的混合悬浮液,其中La3+/VO4 3-摩尔浓度比为1:1, Eu3+/ La3+摩尔浓度比为1:4, H2O/EG 体积比为1:2;
2)调节pH:用硝酸溶液调节悬浮液的pH至2;3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应8h后,收集固体即为球状钒酸镧。所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤,80℃下烘干6h,进行测试表征。图1(a)为所得产物的XRD图谱,证明所得产物为LaVO4 :Eu3+;图2,3为产物的场发射扫描电镜照片,显示产物为细小颗粒自组装成的球状结构。
试验2
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,以硝酸镧,硝酸铕,乙二醇和正钒酸钠为原料,包括以下具体步骤:1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制22mL硝酸镧和正钒酸钠以及硝酸铕的混合悬浮液,其中La3+/VO4 3-摩尔浓度比为1:1, Eu3+/ La3+摩尔浓度比为1:4, H2O/EG 体积比为1:1;
2)调节pH:用硝酸溶液调节悬浮液的pH至5;3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应24h后,收集固体即为球状钒酸镧。所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤,80℃下烘干6h,进行测试表征。图1(b)为所得产物的XRD图谱,证明所得产物为LaVO4 :Eu3+;图4,5为产物的场发射扫描电镜照片,显示产物为细小纳米束自组装成的球状结构。
试验3
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,以硝酸镧,硝酸铕,乙二醇和正钒酸钠为原料,包括以下具体步骤:1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制22mL硝酸镧和正钒酸钠以及硝酸铕的混合悬浮液,其中La3+/VO4 3-摩尔浓度比为1:1, Eu3+/ La3+摩尔浓度比为1:4, H2O/EG 体积比为2:1;
2)调节pH:用硝酸溶液调节悬浮液的pH至4;3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应18h后,收集固体即为球状钒酸镧。所得产物用去离子水和无水乙醇洗涤,80℃下烘干6h,进行测试表征。图1(c)为所得产物的XRD图谱,证明所得产物为LaVO4 :Eu3+;图5,6为产物的场发射扫描电镜照片,显示产物为细小薄片自组装成的球状结构。
试验4
稀土钒酸镧的制备方法,以硝酸镧,硝酸铕,乙二醇和正钒酸钠为原料,包括以下具体步骤:1)将0.3899g硝酸镧(La(NO3)3﹒6H2O)和0.1338g硝酸铕(Eu(NO3)3﹒6H2O)溶解于6ml去离子水中,再加入11ml乙二醇配成溶液A;2)将0.1839g正钒酸钠(Na3VO4)溶解于5ml去离子水中,配成溶液B;3)将上述所配溶液A和溶液B在室温下迅速混合搅拌制成悬浮液,用氢氧化钠和硝酸调节体系pH=3后,将悬浮液转移至密闭容器中,再置于烘箱中,180℃反应12h,最后收集所得固相产物,用去离子水和无水乙醇洗涤,80℃下烘干6h。图4,5是产物的场发射扫描电镜照片,显示产物为细小纳米束自组装成的雪花状结构。
实施例1
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:1.1;Eu3+/La3+摩尔浓度比为5%:1;H2O/EG 体积比分别为0.5:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2;
3)水热反应:将悬浮液转移至带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,密封后置于烘箱中150℃反应8h后,收集固体即为球状钒酸镧。
其中,球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤1)中,混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液,稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1。
实施例2
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:
1.5;Eu3+/La3+摩尔浓度比为20%:1;H2O/EG 体积比分别为2:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至5;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中200℃反应24h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为氢氧化钠溶液,氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例3
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:1.2;Eu3+/La3+摩尔浓度比为15%:1;H2O/EG 体积比分别为1:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至4;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中170℃反应20h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为氢氧化钠溶液,氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例4
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:称取硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕混合后用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:1.5;Eu3+/La3+摩尔浓度比为13%:1;H2O/EG 体积比分别为1.3:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中200℃反应8h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液和氢氧化钠溶液:稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例5
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:
1.3);Eu3+/La3+摩尔浓度比为8%:1;H2O/EG 体积比分别为1:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至3;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中150-200℃反应8~24h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液或氢氧化钠溶液。
稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,所述氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例6
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:
1.25;Eu3+/La3+摩尔浓度比为7%:1;H2O/EG 体积比分别为1:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2.5;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中160℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液或氢氧化钠溶液。
稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,所述氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例7
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:
1.12);Eu3+/La3+摩尔浓度比为7%:1;H2O/EG 体积比分别为1.5:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至3.3;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中150℃反应11h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤1)中称取硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕后,将三种物质混合后,加入离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液或氢氧化钠溶液。
稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,所述氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
实施例8
本实施例的稀土钒酸镧的制备方法,钒酸镧呈球状结构,通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:
1.15;Eu3+/La3+摩尔浓度比为6%:1;H2O/EG 体积比分别为1.3:1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至3.2;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中155℃反应9h后,收集固体即为球状钒酸镧。
球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中160℃反应10h后,收集固体即为球状钒酸镧。
步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液,稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1。
步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.稀土钒酸镧的制备方法,所述钒酸镧呈球状结构,其特征在于通过下述步骤制备得到:
1)配制悬浮液:用去离子水和乙二醇配制硝酸镧、正钒酸钠和硝酸铕的混合悬浮液,其中:
La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:(1.1-1.5);Eu3+/La3+摩尔浓度比为(5-20)%:1;H2O/EG
体积比分别为(0.5-2):1;
2)调节pH值:调节悬浮液的pH至2~5;
3)水热反应:将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中150-200℃反应8~24h后,收集固体即为球状钒酸镧。
2.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:所述球状结构由细小球状颗粒、纳米束和纳米片三种形态组成。
3.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:步骤1)中:所述La3+/ VO4 3-摩尔浓度比为1:1.2;Eu3+/La3+摩尔浓度比为20%:1;
H2O/EG 体积比分别为1:2、1:1和2:1。
4.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:步骤3)中将悬浮液转移至密闭容器中,密封后置于烘箱中180℃反应12h后,收集固体即为球状钒酸镧。
5.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:步骤1)中,所述混合悬浮液的具体配制步骤如下:
a)、用去离子水和乙二醇的混合物配制硝酸镧和硝酸铕的混合溶液记为A液;
b)、接着用去离子水配制正钒酸钠溶液记为B液;
c)、在室温下将A液和B液迅速混合搅拌即可。
6.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中调节pH值所用物质为稀硝酸溶液和/或氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求6所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:所述稀硝酸与去离子水的体积比例为1:1,所述氢氧化钠与去离子水的质量体积比为1g/10mL。
8.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中悬浮液的pH值为3。
9.根据权利要求1所述的稀土钒酸镧的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中密闭容器为带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
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