CN106115782B - 一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法 - Google Patents

一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法，其通式为Ln(NH4)Mo2O8·H2O，是用氨基酸辅助水热法使稀土离子与钼酸根离子通过自组装的方式首次合成形貌可控稀土钼酸盐超薄片材料。本发明是一种结晶性很好的晶体，该稀土钼酸盐呈超薄片状，超薄片形状可控制，可从不规则形状到规则形状，微片厚度分布范围为30～35纳米，粒度分布范围为0.2～1微米。本发明的超薄纳米材料具有高比表面积、大比例暴露表面原子、尺寸厚度小等特性，以及稀土钼酸盐自身性质发生的新变化有望在催化，光学，上转换，负热膨胀，防腐等方面有重要的应用。本发明制备过程简单、成本低、产量高、重复性好、快速、合成条件可控易、且合成产物结晶度高。

Description

一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法
技术领域
本发明是关于纳米材料的，特别涉及一种采用氨基酸辅助水热法使稀土金属离子与钼氧酸根离子自组装合成稀土钼酸盐超薄片材料。
背景技术
稀土钼酸盐是一种重要的金属酸根无机材料，在催化，光学，上转换，负热膨胀，防腐等方面有重要的应用。
稀土由于因其独特的4f壳层电子结构，因此具有优良的光电磁物理特性，可作为优良的压电材料、热电材料、发光材料和磁性材料。一些钼氧酸根例如：Mo2O8 4-,Mo7O24 6-,Mo8O26 4-等可以通过钼氧八面体共面或共角的方式形成聚阴离子层状结构。由于这一结构上的内在驱动力，使得将稀土钼酸盐制成超薄片状微纳材料存在可能。超薄纳米材料的高比表面积、大比例暴露表面原子、尺寸厚度小等特性，以及稀土钼酸盐自身性质可能发生的新变化和其广泛用途。因此，开发形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料是十分必要。
发明内容
本发明的目的，在于首次采用氨基酸辅助水热合成法，提供一种微片状外观、形貌可控、产量高且分散性好的稀土钼酸盐超薄片材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料，其通式为Ln(NH4)Mo2O8·H2O，其中Ln为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝或者铒。
该形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料的制备方法，具有如下步骤：
以稀土盐为稀土金属离子来源，以钼酸铵为钼酸根离子来源，以赖氨酸作为晶体生长调节剂；
所述稀土盐为稀土硝酸盐，为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝或者硝酸铒；
(1)将钼酸铵盐溶解于去离子水中，钼酸铵盐的浓度为0.05摩尔每升；
(2)将赖氨酸加入到步骤(1)的钼酸铵盐的水溶液中，此过程不断搅拌溶解均匀，所述的赖氨酸浓度范围为0.005～0.2摩尔每升；
(3)将作为稀土金属离子源的硝酸盐加入到去离子水中，搅拌溶解，得到相应的硝酸盐溶液，硝酸盐溶液的浓度为0.005～0.1摩尔每升；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)的硝酸盐溶液滴加到步骤(2)的钼酸铵盐的水溶液中，此过程不断搅拌使其溶解均匀，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)得到的悬浮液搅拌10min后移至高压反应釜中，密封；再将高压反应釜中悬浮液于140～180℃反应2～100小时；
(6)将步骤(5)得到的制品用去离子水和乙醇洗涤，于60℃干燥，制得到形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料。
所述步骤(5)的釜中悬浮液优选的反应温度为180℃，反应时间为24小时。
所述稀土钼酸盐超薄片材料的形貌呈微片状，微片形貌可控制，可从不规则形状到规则形状，微片厚度分布范围为30～35纳米，粒度分布范围为0.2～1微米。
本发明首次利用氨基酸辅助水热合成法获得了一种形状可控的稀土钼酸盐超薄片材料，所制备的稀土钼酸盐超薄片材料，具有微片状外观且外观形貌可调，产量高且分散性好；制备过程简单、成本低、产量高、重复性好、快速、合成条件可控、易合成且得到的产品结晶度高。该超薄纳米材料具有高比表面积、大比例暴露表面原子、尺寸厚度小(薄至30nm)等特性，以及稀土钼酸盐自身性质可能发生的新变化，使其具有广泛用途。
附图说明
图1为实施例1制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的高倍扫描电镜图；
图2为实施例1制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的X射线衍射分析图谱；
图3为实施例2制得的形貌可控的钼酸镧超薄片材料的高倍扫描电镜图；
图4为实施例3制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的高倍扫描电镜图；
图5为实施例4制得的形貌可控的钼酸钕超薄片材料的高倍扫描电镜图；
图6为实施例5制得的形貌可控的钼酸钕超薄片材料的高倍扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)称取钼酸铵1.85g，加入到10ml去离子水，搅拌直到溶解；
(2)向步骤(1)的钼酸铵溶液中加入0.11g赖氨酸，搅拌直到溶解；
(3)称取硝酸镨水合物0.44g，加入到10ml去离子水，进行搅拌溶解；
(4)在搅拌条件下，将硝酸镨溶液滴加到步骤(2)所得的混合溶液中，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)所得的悬浮液搅拌10min后转移到高压反应釜中，180℃烘箱内进行水热反应12h。
(6)将制品用去离子水和乙醇洗涤几次，60℃干燥。
图1为实施例1制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的高倍扫描电镜图，通过图1可以看出该材料为纳米超薄片厚度～30nm，大小0.2～1um，形状成正方形，且形状较为均匀片层。
图2为实施例1制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的X射线衍射分析图谱，通过图2可以看出材料衍射花样匹配Ce(NH4)Mo2O8·H2O，而实际加入稀土元素为Pr，由此可知材料组成为Pr(NH4)Mo2O8·H2O。
实施例2
(1)称取钼酸铵1.85g，加入到10ml去离子水，搅拌直到溶解；
(2)向步骤(1)的钼酸铵溶液中加入0.11g赖氨酸，搅拌直到溶解；
(3)称取硝酸镧水合物0.43g，加入到10ml去离子水，进行搅拌溶解；
(4)在搅拌条件下，将硝酸镧溶液滴加到步骤(2)所得的混合溶液中，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)所得的悬浮液搅拌10min后转移到高压反应釜中，180℃烘箱内进行水热反应48h。
(6)将制品用去离子水和乙醇洗涤几次，60℃干燥。
图3为实施例2制得的形貌可控的钼酸镧超薄片材料的高倍扫描电镜图,通过图3可以看出该材料为纳米超薄片厚度～35nm,大小～0.5um且形状较为均匀片层。
实施例3
(1)称取钼酸铵1.85g，加入到10ml去离子水，搅拌直到溶解；
(2)向步骤(1)的钼酸铵溶液中加入0.11g赖氨酸，搅拌直到溶解；
(3)称取硝酸钕水合物0.44g，加入到10ml去离子水，进行搅拌溶解；
(4)在搅拌条件下，将硝酸钕溶液滴加到步骤(2)所得的混合溶液中，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)所得的悬浮液搅拌10min后转移到高压反应釜中，180℃烘箱内进行水热反应12h。
(6)将制品用去离子水和乙醇洗涤几次，60℃干燥。
图4为实施例3制得的形貌可控的钼酸镨超薄片材料的高倍扫描电镜图,通过图4可以看出该材料为纳米超薄片厚度～30nm,大小0.5um～1um,且形成长方形,形貌较为均一,相对于实施例3,材料微观形貌发生明显的变化。
实施例4
(1)称取钼酸铵1.85g，加入到10ml去离子水，搅拌直到溶解；
(2)向步骤(1)的钼酸铵溶液中加入0.44g赖氨酸，搅拌直到溶解；
(3)称取硝酸钕水合物0.44g，加入到10ml去离子水，进行搅拌溶解；
(4)在搅拌条件下，将硝酸钕溶液滴加到步骤(2)所得的混合溶液中，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)所得的悬浮液搅拌10min后转移到高压反应釜中，170℃烘箱内进行水热反应12h。
(6)将制品用去离子水和乙醇洗涤几次，60℃干燥。
图5为实施例4制得的形貌可控的钼酸钕超薄片材料的高倍扫描电镜图,通过图5可以看出该材料为纳米超薄片厚度～30nm,大小0.2um～1um,且形成长方形,形貌较为均一。
实施例5
(1)称取钼酸铵1.85g，加入到10ml去离子水，搅拌直到溶解；
(2)向步骤(1)的钼酸铵溶液中加入0.44g赖氨酸，搅拌直到溶解；
(3)称取硝酸镨水合物0.44g，加入到10ml去离子水，进行搅拌溶解；
(4)在搅拌条件下，将硝酸镨溶液滴加到步骤(2)所得的混合溶液中，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)所得的悬浮液搅拌10min后转移到高压反应釜中，160℃烘箱内进行水热反应12h。
(6)将制品用去离子水和乙醇洗涤几次，60℃干燥。
图6为实施例5制得的形貌可控的钼酸钕超薄片材料的高倍扫描电镜图，通过图6可以看出该材料为纳米超薄片厚度～30nm,大小0.2um～0.5um,且形成长方形,形貌较为均一。
以上仅在说明本发明的技术方案，对本发明的保护范围不构成任何限制，本发明所列举的各原料都能实现本发明。凡采用等同变换或是等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料，其通式为Ln(NH4)Mo2O8·H2O，其中Ln为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝或者铒；
该形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料的制备方法，具有如下步骤：
以稀土盐为稀土金属离子来源，以钼酸铵为钼酸根离子来源，以赖氨酸作为晶体生长调节剂；
所述稀土盐为稀土硝酸盐，为硝酸镧、硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铕、硝酸钆、硝酸铽、硝酸镝或者硝酸铒；
(1)将钼酸铵盐溶解于去离子水中，钼酸铵盐的浓度为0.05摩尔每升；
(2)将赖氨酸加入到步骤(1)的钼酸铵盐的水溶液中，此过程不断搅拌溶解均匀，所述的赖氨酸浓度范围为0.005～0.2摩尔每升；
(3)将作为稀土金属离子源的硝酸盐加入到去离子水中，搅拌溶解，得到相应的硝酸盐溶液，硝酸盐溶液的浓度为0.005～0.1摩尔每升；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)的硝酸盐溶液滴加到步骤(2)的钼酸铵盐的水溶液中，此过程不断搅拌使其溶解均匀，形成悬浮液；
(5)将步骤(4)得到的悬浮液搅拌10min后移至高压反应釜中，密封；再将高压反应釜中悬浮液于140～180℃反应2～100小时；
(6)将步骤(5)得到的制品用去离子水和乙醇洗涤，于60℃干燥，制得到形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料。
2.根据权利要求1所述的一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料，其特征在于，所述步骤(5)的釜中悬浮液优选的反应温度为180℃，反应时间为24小时。
3.根据权利要求1所述的一种形貌可控的稀土钼酸盐超薄片材料，其特征在于，所述稀土钼酸盐超薄片材料的形貌呈微片状，微片形貌可控制，可从不规则形状到规则形状，微片厚度分布范围为30～35纳米，粒度分布范围为0.2～1微米。
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