CN107487787B - 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法 - Google Patents

一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107487787B
CN107487787B CN201710947281.5A CN201710947281A CN107487787B CN 107487787 B CN107487787 B CN 107487787B CN 201710947281 A CN201710947281 A CN 201710947281A CN 107487787 B CN107487787 B CN 107487787B
Authority
CN
China
Prior art keywords
kmnf
square particle
hollow
particle
mncl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710947281.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107487787A (zh
Inventor
李平
刘志伟
王伟
赵汪
锁国权
万琦
曲选辉
秦明礼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201710947281.5A priority Critical patent/CN107487787B/zh
Publication of CN107487787A publication Critical patent/CN107487787A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107487787B publication Critical patent/CN107487787B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/006—Compounds containing, besides manganese, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/01—Crystal-structural characteristics depicted by a TEM-image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法，属于功能纳米材料领域。工艺过程为：1.将MnCl2·4H2O、KF·2H2O分别和辛烷、正丁醇、去离子水、CTAB按照一定的比例配成微乳液；2.将配置好的KF·2H2O微乳液加入到MnCl2·4H2O中进行反应，反应时间为5～120分钟，然后加入甲醇和三氯甲烷的混合溶液来终止反应的进行；3.反应完成后烧杯中会有白色沉淀产生，经过离心、清洗后得到KMnF3正方体颗粒；4.将制备得到的KMnF3正方体颗粒分散在甲醇中，加入氨水和乙醇的混合溶液进行刻蚀，刻蚀时间为15～120分钟，最终得到中空的KMnF3正方体颗粒。本发明通过化学刻蚀制备出纳米中空的KMnF3正方体颗粒，工艺简单，方法新颖，成本低，能够大规模推广。

Description

一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法
技术领域
本发明属于功能纳米材料领域，具体涉及一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法。
背景技术
近年来，钙钛矿型氟化物以其优异的电极化特性、铁磁性、非磁绝缘性、光致发光性等特性引起了人们极大的研究兴趣，而含有过渡金属离子的钙钛矿型氟化物更是备受人们的关注。以KMF(M：过渡金属元素)为代表的化合物能够根据自身结构和外界温度的变化而改变其磁性能和原子自旋结构，使其在铁磁性方面得到了广泛应用。同时，钙钛矿型氟化物能够在锂离子电池、太阳能电池和燃料电池催化剂等领域发挥独特的作用。由于钙钛矿材料也面临形貌不规则、缺陷多等缺点，因此制备新的结构和形貌的钙钛矿型氟化物显得尤其重要。
在电化学领域的研究中，表面多孔或者中空结构的钙钛矿材料具有更加优异的性能。 KMnF3作为一种独特的钙钛矿结构的材料被广泛的应用在光谱吸收领域中。之前的文献报道中KMnF3存在缺陷多，形状不均匀的特点，而单晶材料更加有利于结构的稳定。因此，通过对于KMnF3颗粒尺寸的控制，制备出具有较大的颗粒尺寸和高度结晶的材料。同时引入了化学刻蚀的机制，从而对其表面和内部形貌进行调控，使其具备更加优异的性能。此研究为今后相似类型的钙钛矿结构的材料在形貌调控方面具有广泛的指导作用。
发明内容
本发明提供一种简单、高效、低成本制备中空KMnF3纳米正方体颗粒的方法。
一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将MnCl2·4H2O、KF·2H2O分别和辛烷、正丁醇、去离子水、CTAB按照一定的比例配成微乳液，其中MnCl2·4H2O与KF·2H2O的摩尔比为1：(3～5)，正丁醇、辛烷、去离子水的体积为6：30：(1～6)；MnCl2·4H2O和CTAB的质量比为1：(4～10)，MnCl2·4H2O 和正丁醇的质量比为1：(6～8)；
2)将配置好的KF·2H2O微乳液加入到MnCl2·4H2O中进行反应，反应时间为5～120分钟，然后加入甲醇和三氯甲烷的混合溶液来终止反应的进行，其中三氯甲烷和甲醇的体积比为(1～3)：1；
3)反应完成后烧杯中会有白色沉淀产生，经过离心、清洗后得到KMnF3正方体颗粒，其中清洗所用的溶液为甲醇、去离子水和乙醇；
4)将制备得到的KMnF3正方体颗粒分散在甲醇中，加入氨水和乙醇的混合溶液进行刻蚀，刻蚀时间为15～120分钟，最终得到中空的KMnF3正方体颗粒，其中KMnF3正方体颗粒和甲醇的质量比为(1～3):5000，氨水和乙醇的体积比为1:(2～6)。
步骤1)所述辛烷为正辛烷或异辛烷，辛烷的质量分数在95～99％。
步骤3)的清洗所用的溶液清洗顺序为先甲醇，接下来是去离子水，最后用乙醇，KMnF3正方体颗粒的粒径为20～800nm。
步骤4)中的中空KMnF3正方体颗粒的粒径为100～800nm，正方体颗粒刻蚀的内部区域占整个颗粒的百分比为0～80％。
本发明所提出的一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法，尚未见文献和其它方面报道。制备方法简单，反应时间短，原料成本低，并能够大规模应用。而纳米中空KMnF3正方体颗粒由于其具有中空的结构、较小的粒度、结构稳定的特点，能够大大提高其比表面积，使其有希望在光谱吸收、二次电池等领域得到广泛的应用。
该方法具有以下优点：
1)通过对反应温度，反应时间和反应成分的精确控制，在较短的时间内制备出不同尺寸的KMnF3正方体颗粒；
2)通过对刻蚀溶液浓度和刻蚀时间的精确控制，能够有效的调控颗粒的内部空腔的大小和表面的形貌，得到不同形貌的中空KMnF3正方体颗粒；
3)该工艺操作简单，反应过程能够精确控制，原料来源广，适合规模化工业生产。
附图说明
图1为本发明制备的中空KMnF3正方体颗粒的XRD图谱；
图2为本发明制备的中空KMnF3正方体颗粒的FESEM照片；
图3为本发明制备的中空KMnF3正方体颗粒的TEM照片。
具体实施方式
实施例一
称量MnCl2·4H2O粉末0.6g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末3g超声混合成微乳液记为溶液A，在称量KF·2H2O粉末0.9g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末3g超声混合成微乳液记为溶液B。在搅拌的情况下，把溶液B 加入到溶液A中，反应5min后用三氯甲烷和甲醇体积比为1:1的混合溶液打断反应的进行，经过离心清洗后得到白色的KMnF3正方体颗粒。然后取KMnF3正方体颗粒10mg加入到 5ml的甲醇中形成混合溶液，搅拌均匀后加入10ml的乙醇和5ml的氨水进行刻蚀，最后得到的沉淀经过离心清洗得到中空的黑褐色KMnF3正方体颗粒。
实施例二
称量MnCl2·4H2O粉末0.6g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末6g超声混合成微乳液记为溶液A，在称量KF·2H2O粉末0.9g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末6g超声混合成微乳液记为溶液B。在搅拌的情况下，把溶液B 加入到溶液A中，反应15min后用三氯甲烷和甲醇体积比为1:1的混合溶液打断反应的进行，经过离心清洗后得到白色的KMnF3正方体颗粒。然后取KMnF3正方体颗粒10mg加入到5ml的甲醇中形成混合溶液，搅拌均匀后加入10ml的乙醇和5ml的氨水进行刻蚀，最后得到的沉淀经过离心清洗得到中空的黑褐色KMnF3正方体颗粒。
实施例三
称量MnCl2·4H2O粉末0.6g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末3g超声混合成微乳液记为溶液A，在称量KF·2H2O粉末0.9g，正丁醇4.5ml，异辛烷24ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末3g超声混合成微乳液记为溶液B。在搅拌的情况下，把溶液B 加入到溶液A中，反应5min后用三氯甲烷和甲醇体积比为2:1的混合溶液打断反应的进行，经过离心清洗后得到白色的KMnF3正方体颗粒。然后取KMnF3正方体颗粒10mg加入到 5ml的甲醇中形成混合溶液，搅拌均匀后加入10ml的乙醇和2ml的氨水进行刻蚀，最后得到的沉淀经过离心清洗得到中空的黑褐色KMnF3正方体颗粒。
实施例四
称量MnCl2·4H2O粉末0.8g，正丁醇6ml，异辛烷30ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末 5g超声混合成微乳液记为溶液A，在称量KF·2H2O粉末1.2g，正丁醇6ml，异辛烷30ml，去离子水1.5ml，CTAB粉末5g超声混合成微乳液记为溶液B。在搅拌的情况下，把溶液B 加入到溶液A中，反应5min后用三氯甲烷和甲醇体积比为1:1的混合溶液打断反应的进行，经过离心清洗后得到白色的KMnF3正方体颗粒。然后取KMnF3正方体颗粒10mg加入到 5ml的甲醇中形成混合溶液，搅拌均匀后加入10ml的乙醇和3ml的氨水进行刻蚀，最后得到的沉淀经过离心清洗得到中空的黑褐色KMnF3正方体颗粒。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将MnCl2·4H2O、KF·2H2O分别和辛烷、正丁醇、去离子水、CTAB按照一定的比例配成微乳液，其中MnCl2·4H2O与KF·2H2O的摩尔比为1：(3～5)，正丁醇、辛烷、去离子水的体积为6：30：(1～6)；MnCl2·4H2O和CTAB的质量比为1：(4～10)，MnCl2·4H2O和正丁醇的质量比为1：(6～8)；
b.将配置好的KF·2H2O微乳液加入到MnCl2·4H2O中进行反应，反应时间为5～120分钟，然后加入甲醇和三氯甲烷的混合溶液来终止反应的进行，其中三氯甲烷和甲醇的体积比为(1～3)：1；
c.反应完成后烧杯中会有白色沉淀产生，经过离心、清洗后得到KMnF3正方体颗粒，其中清洗所用的溶液为甲醇、去离子水和乙醇；清洗顺序为先甲醇，然后是去离子水，最后用乙醇；
d.将制备得到的KMnF3正方体颗粒分散在甲醇中，加入氨水和乙醇的混合溶液进行刻蚀，刻蚀时间为15～120分钟，最终得到中空的KMnF3正方体颗粒，所述中空KMnF3正方体颗粒的粒径为100～800nm，正方体颗粒刻蚀的内部区域占整个颗粒的百分比为0～80％；其中KMnF3正方体颗粒和甲醇的质量比为(1～3):5000，氨水和乙醇的体积比为1:(2～6)。
2.根据权利要求1所述的中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法，其特征在于所述步骤a中的辛烷为正辛烷或异辛烷，辛烷的质量分数为95～99％。
CN201710947281.5A 2017-10-12 2017-10-12 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法 Active CN107487787B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710947281.5A CN107487787B (zh) 2017-10-12 2017-10-12 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710947281.5A CN107487787B (zh) 2017-10-12 2017-10-12 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107487787A CN107487787A (zh) 2017-12-19
CN107487787B true CN107487787B (zh) 2019-05-21

Family

ID=60653614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710947281.5A Active CN107487787B (zh) 2017-10-12 2017-10-12 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107487787B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108640164B (zh) * 2018-04-25 2020-07-10 国家纳米科学中心 一种KCoF3中空纳米颗粒及其制备方法和应用
CN108615884B (zh) * 2018-04-25 2020-10-23 国家纳米科学中心 一种中空结构的KFeF3纳米材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100417600C (zh) * 2006-09-15 2008-09-10 重庆大学 一种微乳液制备纳米三氧化钨的方法
WO2013022408A1 (en) * 2011-08-11 2013-02-14 National University Of Singapore Method of preparing lanthanide-doped kmnf3 nanoparticles
CN103203030B (zh) * 2013-03-13 2014-10-15 南昌大学 一种KMnF3核磁共振成像造影剂的制备方法
CN106336865A (zh) * 2015-07-07 2017-01-18 长春理工大学 一种液-固-溶液合成稀土掺杂氟锌钾发光材料的方法
CN105642320A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 河海大学 一种钐掺杂KMgF3钙钛矿型可见光响应催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107487787A (zh) 2017-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Electrochemical synthesis of ammonia using a cell with a Nafion membrane and SmFe 0.7 Cu 0.3− x Ni x O 3 (x= 0− 0.3) cathode at atmospheric pressure and lower temperature
Yang et al. Ribbon-and boardlike nanostructures of nickel hydroxide: synthesis, characterization, and electrochemical properties
Yuan et al. Synthesis, properties and applications of flowerlike Ni–NiO composite microstructures
CN106622296B (zh) MoS2/CoS2复合裂解水产氢低过电位电催化剂及其硫化法制备方法
CN105304874B (zh) 夹心中空双层碳/硅复合锂离子电池负极材料的制备方法
CN103231072A (zh) 高温电子浆料用二氧化硅/银核壳复合粉的制备方法
CN107138167B (zh) 一种特殊形貌的混合晶相异质结纳米硫化镉的制备方法
CN106115781B (zh) 一种海胆状Nb2O5电极材料及其制备方法
CN101214932A (zh) 一种纳米硒化锡的制备方法
CN107487787B (zh) 一种中空KMnF3纳米正方体颗粒的制备方法
CN103466701A (zh) 一种固相化学反应制备三氧化二铋纳米线的方法
CN103456943A (zh) 锂离子电池复合正极材料及其制备方法
CN105129857A (zh) 一种花状氧化钨纳米材料及其制备方法
CN105731463A (zh) 一种碳化钼微米球的制备方法及应用
Liu et al. From lead paste to high-value nanolead sulfide products: a new application of mechanochemistry in the recycling of spent lead–acid batteries
Wu et al. Quantitative resolution of complex stoichiometric changes during electrochemical cycling by density functional theory-assisted electrochemical quartz crystal microbalance
CN101734711A (zh) 一种微波固相反应合成纳米氧化锌粉体的方法
CN102328094B (zh) 一种粒度均匀超细银粉的制备方法
Kim et al. Study on synthesis and application of tetrabasic lead sulfate as the positive active material additive for lead-acid batteries
CN104483351B (zh) 一种钯掺杂中空多孔二氧化锡微立方体及其制备方法和应用
CN103979506B (zh) 一种强荧光碲化镉量子点的制备方法
CN107755711B (zh) 一种正方微纳米银粉制备方法
CN108273522B (zh) 一种具有梯形结构的z型半导体光催化剂及其制备方法和应用
CN102320657A (zh) 一种γ相氧化铋的制备方法
Wu et al. Seeded growth of gold-based nanoscale homojunctions via controlled etching regrowth and their applications for methanol oxidation reaction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant