CN111003726A - 一种形貌均一的氟氧化物结构材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无机微纳功能材料领域,公开了一种形状均一、尺度均匀的氟氧化物结构材料及制备方法。本发明所涉及的形状和尺度均一的氟氧化物材料的化学组成为BaTiOF4。本发明所合成的BaTiOF4结构材料是将碳酸钡或氟化钡、六氟钛酸和表面活性剂溶解、滴加到装有氢氟酸的水热反应釜中,在一定温度和pH值条件下反应形成相同形状、均一尺寸的BaTiOF4结构材料。本发明所述的BaTiOF4结构材料纯度高,尺度可控性强,所用原料价格低廉。

Description

一种形貌均一的氟氧化物结构材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种形貌均一的氟氧化物结构材料及制备方法,具体而言,是一种外观形状均一、尺寸大小均匀且化学组成为BaTiOF4的氟氧化物结构材料及其制备方法。属于无机功能材料制备领域。
背景技术
材料的组成、结构、粒子大小、生长方向和排列构型深刻影响着材料自身性能。近年来,随着颗粒大小和形状控制生长等技术手段的成熟,外观形貌一致、尺度均匀有序的材料因具有比无序材料更为突出的空间和共轭效应,其定向构筑引起了人们的广泛关注。原因在于,此类有序结构材料不但体现了结构单元的聚集效应,而且反映了单一结构单元所不具备的协同效应和耦合效应。更为重要的是,人们可以通过调整成工艺,控制基本结构单元的连接排列方式,将其组装成具有特定尺寸和形状、空间排列合理的二维或三维复杂结构,从而实现此类有序结构材料性质和性能的协同化。
近年来,碱土金属氟氧化物因其内部晶格结构的不对称,导致其作为基质材料接受其他离子的掺杂,典型如Cr3+、Mn4+取代Cs2NbOF5、Na2WO2F4中Nb5+和W6+的格位时,材料表现出优异的热稳定性和发光特性,受到人们的普遍关注。氟氧化物结构材料是一种优良的基质,在光学领域表现出远大的应用前景。
基于当前氟氧化物结构材料的开发状况,在本项发明中,我们开发了三种形状外观均一、尺度均匀、结晶度高的氟氧化物BaTiOF4结构材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种形貌均一、尺度均匀的氟氧化物结构材料。
本发明的另一个目的是提供上述结构材料的制备方法。
为了实现上述目的,本发明所涉及的一种形貌均一的结构材料的制备,其化学组成为:BaTiOF4。本发明所使用的原料种类分别为:碳酸钡;氟化钡;六氟钛酸;氢氟酸;聚乙二醇;聚乙烯吡咯烷酮;抗坏血酸。
上述结构材料的制备方法是采用水热法,在液相环境下按如下步骤进行:将碳酸钡固体溶于氢氟酸溶液中在20 ~ 30℃条件下反应20 ~ 40分钟,再加入聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮或抗坏血酸继续搅拌15 ~ 30分钟至澄清,然后加入六氟钛酸反应10 ~ 20分钟,然后转移至水热反应釜中在120 ~ 180℃下反应4 ~ 72小时。所得沉淀物用冰乙酸清洗6次,最后于70℃真空干燥箱中干燥24小时,得到白色粉末为最终产品。
本发明所述的结构材料结晶度好、形貌均一、尺寸均匀。
附图说明
图1为实例1中BaTiOF4结构材料的XRD衍射图;
图2为实例1中BaTiOF4结构材料的扫描照片,放大倍数为12000倍;
图3为实例1中BaTiOF4结构材料的X射线能谱;
图4为实例2中BaTiOF4结构材料的XRD衍射图;
图5为实例2中BaTiOF4结构材料的扫描照片,放大倍数为5000倍;
图6为实例3中BaTiOF4结构材料的XRD衍射图;
图7为实例3中BaTiOF4结构材料的扫描照片,放大倍数为5000倍。
具体实施方式
实施例1:
称取0.197 g碳酸钡溶于25 mL氢氟酸中,常温下搅拌30分钟至溶解完全,向此溶液中加入1.8g聚乙二醇继续搅拌15分钟;然后加入0.2ml六氟钛酸液体继续搅拌15分钟, 将上述反应混合物转移至水热反应釜中,在120℃下反应12小时后冷至室温。所得沉淀物用冰乙酸洗涤6次然后于真空干燥箱中干燥24小时,得到的白色粉末为最终产品BaTiOF4
此样品的XRD衍射图如附图1所示,样品的衍射峰与标准卡片JCPDS 81-1360(BaTiOF4)完全一致,没有观察到任何杂相的衍射峰,这表明我们所合成的样品具有单一晶相。
附图2所示为样品在放大12000倍下的扫描照片。样品外观规则呈球状,粒径均匀约5微米。微球由无数个纳米颗粒组装而成。
附图3为样品在放大12000倍下的X射线能谱。钡、钛、氧、氟元素的原子组成约为1:1:1:4,符合氧氟钛酸钡的化学计量比,表明样品纯度高,结晶性好。
实施例2:
称取0.197 g碳酸钡溶于25 mL氢氟酸中,常温下搅拌30分钟至溶解完全,向此溶液中加入2.4g聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌15分钟;然后加入0.2ml六氟钛酸液体继续搅拌15分钟,将上述反应混合物转移至水热反应釜中,在120℃下反应12小时后冷至室温。所得沉淀物用冰乙酸洗涤6次然后于真空干燥箱中干燥24小时,得到的白色粉末为最终产品BaTiOF4
此样品的XRD衍射图如附图4所示,样品的衍射峰与标准卡片JCPDS 81-1360(BaTiOF4)完全一致,没有观察到任何杂相的衍射峰,这表明我们所合成的样品具有单一晶相。
附图5所示为样品在放大5000倍下的扫描照片。样品外观规则、光滑呈棒状,直径均匀约2微米,长度约20微米。
实施例3:
称取0.175 g氟化钡溶于25 mL氢氟酸中,常温下搅拌60分钟至溶解完全,向此溶液中加入1.5g抗坏血酸继续搅拌15分钟;然后加入0.2ml六氟钛酸液体继续搅拌15分钟, 将上述反应混合物转移至水热反应釜中,在120℃下反应12小时后冷至室温。所得沉淀物用冰乙酸洗涤6次然后于真空干燥箱中干燥24小时,得到的白色粉末为最终产品BaTiOF4
此样品的XRD衍射图如附图6所示,样品的衍射峰与标准卡片JCPDS 81-1360(BaTiOF4)完全一致,没有观察到任何杂相的衍射峰,这表明我们所合成的样品具有单一晶相。
附图7所示为样品在放大5000倍下的扫描照片。样品外观规则、光滑呈柱状,直径均匀约1.5微米,长度约8微米。
实施例4:
称取0.197 g碳酸钡溶于25 mL氢氟酸中,常温下搅拌60分钟至溶解完全后加入0.2ml六氟钛酸液体继续搅拌15分钟, 将上述反应混合物转移至水热反应釜中,在150℃下反应12小时后冷至室温。所得沉淀物用冰乙酸洗涤6次然后于真空干燥箱中干燥24小时,得到的白色粉末为最终产品BaTiOF4
实施例5:
称取0.175 g氟化钡溶于25 mL氢氟酸中,常温下搅拌60分钟至溶解完全,向此溶液中加入1.0g聚乙二醇继续搅拌15分钟;然后加入0.2ml六氟钛酸液体继续搅拌15分钟, 将上述反应混合物转移至水热反应釜中,在180℃下反应12小时后冷至室温。所得沉淀物用冰乙酸洗涤6次然后于真空干燥箱中干燥24小时,得到的白色粉末为最终产品BaTiOF4

Claims (4)

1.一种形貌均一的氟氧化物结构材料,其化学组成为BaTiOF4
2.如权利要求1所述的氟氧化物结构材料,其特征在于所述材料微粒形状均一、尺寸均匀。
3.如权利要求1所述的尺度均匀的氟氧化物结构材料的制备方法,其特征在于所使用的原料的种类及各原料的质量百分含量分别为:碳酸钡:50.0 ~ 80.0%;氟化钡:55.0 ~80.0%;六氟钛酸:25.0 ~ 50.0 %;氢氟酸:10 ~ 40.0 %;聚乙二醇:30.0% ~ 50.0%;聚乙烯吡咯烷酮:80.0 ~ 90.0%;抗坏血酸:10.0 ~ 20.0%。
4.如权利要求1所述的尺度均匀的氟氧化物结构材料的制备方法,其特征在于制备方法为液相法,包括如下步骤:先将碳酸钡固体溶于氢氟酸溶液中在20 ~ 30℃条件下反应20~ 40分钟,再加入聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮或抗坏血酸继续搅拌15 ~ 30分钟至澄清,然后加入六氟钛酸反应10 ~ 20分钟,然后转移至水热反应釜中在120 ~ 180℃下反应4 ~ 72小时。所得沉淀物用冰乙酸清洗6次,最后于70℃真空干燥箱中干燥24小时,得到白色粉末为最终产品。
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