CN109796040B - 一种GaOOH,Zn2+一维纳米材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法。先将浓度为0.10～0.15mol/L的醋酸锌和0.10～0.15mol/L的硝酸镓水溶液混合，其中醋酸锌与硝酸镓摩尔比为0.6～1；再加入一定量的蒸馏水，搅拌至混合均匀后，在搅拌过程中加入0.10～0.15mol/L的Na₂EDTA水溶液，使Na₂EDTA与硝酸镓摩尔比控制在0.6～1；加入正丁醇溶剂，使水与正丁醇体积比为1:1，用新鲜配制的氢氧化钠溶液调节溶液pH，然后进行溶剂热反应。本发明合成方法简单，低温易得、环境友好、绿色经济、不需煅烧，可在溶液中直接得到产物，所得氢氧化氧镓纯度高，为一维结构纳米结构，形貌单一、且分散性好。

Description

一种GaOOH,Zn2+一维纳米材料的制备方法

技术领域

本发明涉及无机纳米材料，特别涉及一种GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法。

背景技术

纳米材料，作为一种新型的潜力材料，自1861年开始进入科学家们的研究视野之后，一直受研究者关注。它是指在三维空间中至少有一维是处于纳米尺寸范围(1-100nm)，且处于这一范围的颗粒总数量占整个材料中颗粒总数的一半以上的一种材料。其按维度一般分为零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料和三维纳米材料。目前，一维纳米材料如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等形式的纳米材料因其优异的光电性能而逐渐成为了科学家们研究的热点方向。

金属羟基氧化物，作为一种新型的纳米材料，是指由氢氧根离子、氧离子与某一金属离子构成的化合物，最常见的是由+3价金属离子形成的化学式为 MO(OH)的化合物，其在催化、吸附、荧光材料和电化学等领域都具有很高的潜在应用价值。但是，就目前来说，与制备金属氧化物和金属硫化物等各种纳米结构相比，金属羟基氧化物一维纳米材料的制备相对较少，尤其是掺杂金属羟基氧化物一维纳米材料的制备更不多见。

发明内容

本发明的目的在于首次创新提供一种GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，所得氢氧化氧镓纯度高，为一维纳米结构，形貌单一且分散性好，其尺寸可通过反应条件来控制。

本发明是在水热法基础上，添加有机溶剂正丁醇，采用溶剂热法来合成 GaOOH,Zn²⁺，得到了纯相的一维纳米结构，形貌单一且分散性好，是目前首次合成的一维纳米GaOOH,Zn²⁺。基于材料的性能一般会随粒径的减少而优化，因此，我们所得到的纳米GaOOH,Zn²⁺结构，有望提高氢氧化氧镓的稳定性、光学及催化等性能，从而加强其在工程领域中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按醋酸锌与硝酸镓0.6～1的摩尔比，将醋酸锌和硝酸镓水溶液混合，得到混合液；

(2)在步骤(1)所得混合液中加入蒸馏水，搅拌至混合均匀后，再在搅拌条件中加入Na₂EDTA水溶液混合均匀，使Na₂EDTA与硝酸镓摩尔比控制在 0.6～1；

(3)加入正丁醇溶剂，使水与正丁醇体积比为0.8～2:1，以新鲜配制的氢氧化钠溶液调节溶液pH至9～11，在200～240℃条件下溶剂热反应10～14h，得纳米GaOOH,Zn²⁺。

进一步地，步骤(1)中，醋酸锌、硝酸镓溶液的浓度均为0.10～0.15mol/L。

进一步地，步骤(2)中，硝酸镓溶液的浓度均为0.10～0.15mol/L。

进一步地，步骤(3)中，溶液pH调节至10。

进一步地，步骤(3)中，溶剂热反应在带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行。

进一步地，步骤(3)中，溶剂热反应的温度优选220℃。

相对于现有合成技术，本发明具有有益效果：

(1)本发明采用溶剂热法合成纳米GaOOH,Zn²⁺，合成方法十分简单，与其它化学合成方法相比，具有低温易得、环境友好、绿色经济、不需煅烧即可在溶液中得到产物、重复性好等优点。

(2)本发明所得GaOOH,Zn²⁺纯度高，为一维纳米结构，形貌单一且分散性好。

附图说明

图1为本发明实验例1～5所制备的样品的XRD图，此图说明了实施例所制备的样品均为纯相的氢氧化氧镓。

图2为本发明实施例5所制备的纳米GaOOH,Zn²⁺的扫描电镜照片，此图说明了样品为形貌单一且分散性好的一维纳米结构。

图3为本发明实施例5所制备的纳米GaOOH,Zn²⁺的能谱图，此图说明了所制备的样品中掺杂有Zn。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

量取1mL 0.15mol/L Ga(NO₃)₃·xH₂O水溶液和1mL 0.15mol/L的 Zn(AC)₂·2H₂O水溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，再加入2mL去离子水，搅拌使其充分溶解，在搅拌中加入1mL0.15mol/L的Na₂EDTA水溶液；用4mol/L NaOH溶液调至pH＝10，然后加入5mL正丁醇，搅拌0.5小时，在220℃下反应12h，制得GaOOH,Zn²⁺纳米线。

实施例2

量取1mL 0.15mol/L Ga(NO₃)₃·xH₂O水溶液和1mL 0.10mol/L的 Zn(AC)₂·2H₂O水溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，再加入2mL蒸馏水，搅拌使其充分溶解，在搅拌中加入1mL0.10mol/L的Na₂EDTA水溶液；其它实验操作和试剂用量与实施例1相同，制得GaOOH,Zn²⁺纳米线。

实施例3

量取1mL 0.15mol/L Ga(NO₃)₃·xH₂O水溶液和1mL 0.10mol/L的 Zn(AC)₂·2H₂O水溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，加入2mL去离子水，搅拌使其充分溶解，在搅拌中加入1mL0.12mol/L的Na₂EDTA水溶液；其它实验操作和试剂用量与实施例1相同，制得GaOOH,Zn²⁺纳米线。

实施例4

量取1mL 0.15mol/L Ga(NO₃)₃·xH₂O水溶液和1mL 0.12mol/L的 Zn(AC)₂·2H₂O水溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，加入2mL去离子水，搅拌使其充分溶解，在搅拌中加入1mL0.15mol/L的Na₂EDTA水溶液；其它实验操作和试剂用量与实施例1相同，制得纳米GaOOH,Zn^{2 +}纳米线。

实施例5

量取1mL 0.15mol/L Ga(NO₃)₃·xH₂O水溶液和1mL 0.10mol/L的 Zn(AC)₂·2H₂O水溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，加入2mL去离子水，搅拌使其充分混合，在搅拌中加入1mL0.15mol/L的Na₂EDTA水溶液；其它实验操作和试剂用量与实施例1相同，制得纳米GaOOH,Zn^{2 +}。图2为制备的 GaOOH,Zn²⁺纳米线的SEM图(2a为低倍数图，2b为高倍数图)。如图2所示，本实施例所得GaOOH,Zn²⁺为一维纳米结构，形貌单一且分散性好。

Claims (6)

1.一种GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按醋酸锌与硝酸镓0.6~1的摩尔比，将醋酸锌和硝酸镓水溶液混合，得到混合液；

（2）在步骤（1）所得混合液中加入蒸馏水，搅拌至混合均匀后，再在搅拌条件中加入Na₂EDTA水溶液混合均匀，使Na₂EDTA与硝酸镓摩尔比控制在0.6~1；

（3）加入正丁醇溶剂，使水与正丁醇体积比为0.8~2:1，以新鲜配制的氢氧化钠溶液调节溶液pH至9~11，在200~240℃条件下溶剂热反应10~14h，得纳米GaOOH,Zn²⁺。

2.根据权利要求1所述的GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，醋酸锌、硝酸镓溶液的浓度均为0.10~0.15 mol/L。

3.根据权利要求1所述的GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，硝酸镓溶液的浓度为0.10~0.15 mol/L。

4.根据权利要求1所述的GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，溶液pH调节至10~11。

5.根据权利要求1所述的GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，溶剂热反应在带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行。

6.根据权利要求1所述的GaOOH,Zn²⁺一维纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，溶剂热反应的温度为210~220℃。

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