-15的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米材料技術領域，特別涉及一種納米棒狀A1P04-15的合成方法。
【背景技術】
[0002]近年來由于納米棒結構的物質在科技方面的潛在應用，其引起了研宄者們的興趣。納米棒代表了一系列的空間一維的物質，而且呈現了非常重要的光化學、光物理和電子轉移性質。這些都與其他結構的物質有所不同。
[0003]磷酸鹽因為它特殊的結構單元MPO4得到了很大的關注。在這個結構單元中，M是個三價金屬離子，這樣可以增加不同種類的框架結構。Bellitto Carlo等已經推斷出了這些磷酸鹽的結構形式，就是在一個扭曲的八面體配位中，每個金屬原子都被六個氧原子包圍，組成了四個橋基，一個末端另一個來自水分子；磷酸鋁材料能夠使用溫和的條件以高的轉化率和選擇性實施選擇性的Br^nsted酸催化的化學轉化，例如將醇轉化為烯烴(CN 102361693 A)。此外磷酸鋁凝膠能緩解胃酸過多引起的反酸等癥狀，適用于胃及十二指腸潰瘍及反流性食管炎等酸相關性疾病的抗酸治療。南京師范大學楊錦飛課題組在CN103145110A、CN102786041A中分別介紹了一種制備次磷酸鋁的方法，但是次磷酸受熱分解產生劇毒的磷化氫氣體，次磷酸鹽不易控制導致得到產物雜質比較多。
[0004]采用環境友好的方法，制備特定形貌的材料是制備磷酸鹽材料需要克服的問題。
【發明內容】
[0005]為了彌補現有技術的不足，本發明提供了一種納米棒狀A1P04-15的環保合成方法。
[0006]本發明的技術方案為:
一種納米棒狀A1P04-15的合成方法，包括以下步驟:
1)將鋁鹽溶于水，配制0.8-3mol/L的鋁鹽溶液；
2)按照鋁鹽與尿素的摩爾比為4:1-15:1向鋁鹽溶液中加入尿素，攪拌10-60min;
3)按照Al:P的摩爾比為1:1向步驟2)所得的溶液中加入磷酸鹽，攪拌10-60min ；
4)將步驟3)所得溶液轉移至水熱反應釜中，并設置反應溫度為130-160°C，反應時間為30-72h，待反應結束后，過濾，洗滌濾餅并干燥，得納米棒狀A1P04-15粉末。
[0007]優選的，步驟I)所述鋁鹽為氯化鋁、硫酸鋁或硝酸鋁。
[0008]進一步的，鋁鹽的濃度為l_2mol/L。
[0009]優選的，步驟2)中鋁鹽與尿素的摩爾比為6:1-10:1。
[0010]優選的，步驟3)中所述的磷酸鹽為磷酸三銨或磷酸三鈉。
[0011]本發明的有益效果為:
本發明采用改變尿素的含量、延長反應時間、調節反應溫度等影響條件，在水熱合成條件下，自主裝形成了 A1P04-15納米棒。其中，尿素為反應體系提供氫氧根，為制備單分散的納米粒子提供條件，氫氧根結合磷酸鹽溶液中的質子，從而形成一個酸堿平衡的緩沖體系，有利于納米棒的形成；尿素溶液的濃度對磷酸鋁納米棒的形成至關重要；反應時間對于棒狀生長也有影響，反應時間短時，所得到為微小的顆粒，隨著反應時間延長，得到納米棒狀結構，這為制備單分散的納米粒子提供條件，為制備特定形貌的納米材料提供依據，提供一種環境友好的制備方法。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為實施例1與標準卡片號對比粉末的X-射線衍射(XRD)圖；
圖2為實施例1所制得磷酸鋁的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
圖3為實施例2所制得磷酸鋁的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
圖4為實施例3所制得磷酸鋁的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
圖5為實施例4所制得磷酸鋁的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
圖6為對比例所制得磷酸鋁的透射電子顯微鏡(TEM)圖。
【具體實施方式】
[0014]對比例
將0.08mol硝酸鋁溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.08mol磷酸三鈉溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為150°C，待反應35h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 ho所得樣品做透射電子顯微鏡分析(結果如圖6所示)。
[0015]實施例1
將0.08mol硝酸鋁以及1.21g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.08mol磷酸三鈉溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為150°C，待反應35h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 ho所得樣品做X-射線衍射分析(結果如圖1所示)和透射電子顯微鏡分析(結果如圖2所示)。本實施例制得納米棒狀A1P04-15粉末。
[0016]從圖1 可以看出，樣品的 XRD 圖形，(-101)，(110)，(101)，(200)，(130)和(-132)的特征峰可以很容易的從純凈的單斜晶體A1P04-15相(JCPDS 45-0183，空間組P21/n(n0.14))中索引，從XRD譜圖中沒有檢測到其他雜質的衍射峰。并且，比較各種樣品的XRD圖譜，尿素分解使得(-101)與(101)的比率衍射峰強度增加。
[0017]對比圖2與圖6，可以看出，尿素的加入對磷酸鋁納米棒的形成至關重要。未添加尿素時，所得到的顆粒為片狀結構，尺寸為I μπι。當添加一定量尿素；??Μ僅觀察到的納米棒狀結構。
[0018]實施例2 將0.16mol硝酸鋁以及2.0g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.16mol磷酸三鈉溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為150°C，待反應30h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 ho所得樣品做透射電子顯微鏡分析(結果如圖3所示)。
[0019]實施例3
將0.16mol硝酸鋁以及2.0g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.16mol磷酸三鈉溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為150°C，待反應50h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 ho所得樣品做透射電子顯微鏡分析(結果如圖4所示)。
[0020]從圖4可以看出，反應時間對于棒狀生長有一定影響，反應時間短時，所得到為微小的顆粒，隨著反應時間延長，如圖4所示，納米棒的生長的平均長度和寬度分別約為85nm和35nm。相比較實施例2所得納米顆粒具有很好的棒狀結構。
[0021]實施例4
將0.16mol硝酸鋁以及0.9g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.08mol磷酸三鈉溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為150°C，待反應35h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 ho所得樣品做透射電子顯微鏡分析(結果如圖5所示)。
[0022]從圖5可以看出，當尿素的量小于一定濃度時，周圍會有少量片狀結構的磷酸鋁，說明尿素的濃度在該反應中起到至關重要作用。
[0023]實施例5
將0.16mol硫酸鋁以及1.5g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌20min后，再將0.16mol磷酸三銨溶解在上述溶液中，繼續攪拌30min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為160°C，待反應33h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 h，制得納米棒狀A1P04-15粉末。
[0024]實施例6
將0.2mol硫酸鋁以及1.52g尿素溶解在80ml的去離子水中，強烈攪拌40min后，再將0.16mol磷酸三銨溶解在上述溶液中，繼續攪拌20min，然后將溶液轉移到100 ml的聚四氟乙烯內襯的不銹鋼的水熱反應釜中，密封，設置反應溫度為140°C，待反應60h后，關閉反應，當反應釜冷卻到室溫時，用真空過濾器將白色沉淀與溶液分離，然后將白色沉淀用乙醇和蒸餾水洗滌。得到的樣品在60°C下干燥24 h，制得納米棒狀A1P04-15粉末。
【主權項】
1.一種納米棒狀AlPO 4-15的合成方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將鋁鹽溶于水，配制0.8-3mol/L的鋁鹽溶液； 2)按照鋁鹽與尿素的摩爾比為4:1-15:1向鋁鹽溶液中加入尿素，攪拌10-60min;3)按照Al:P的摩爾比為1:1向步驟2)所得的溶液中加入磷酸鹽，攪拌10-60min ； 4)將步驟3)所得溶液轉移至水熱反應釜中，并設置反應溫度為130-160°C，反應時間為30-72h，待反應結束后，過濾，洗滌濾餅并干燥，得納米棒狀A1P04-15粉末。
2.如權利要求1所述納米棒狀AlPO4-15的合成方法，其特征在于:步驟I)所述鋁鹽為氯化鋁、硫酸鋁或硝酸鋁。
3.如權利要求2所述納米棒狀AlPO4-15的合成方法，其特征在于:鋁鹽的濃度為l-2mol/L。
4.如權利要求1所述納米棒狀AlPO4-15的合成方法，其特征在于:步驟2)中鋁鹽與尿素的摩爾比為6:1-10:1。
5.如權利要求1所述納米棒狀AlPO4-15的合成方法，其特征在于:步驟3)中所述的磷酸鹽為磷酸三銨或磷酸三鈉。
【專利摘要】本發明公開了一種納米棒狀AlPO4-15的合成方法，屬于納米材料領域，本發明包括步驟：1）將鋁鹽溶于水，配制0.8-3mol/L的鋁鹽溶液；2）按照鋁鹽與尿素的摩爾比為4:1-15:1向鋁鹽溶液中加入尿素，攪拌10-60min；3）按照Al:P的摩爾比為1:1向步驟2）所得溶液中加入磷酸鹽，攪拌10-60min；4）將步驟3）所得溶液轉移至水熱反應釜中，并設置反應溫度130-160℃，反應時間為30-72h，待反應結束后，過濾，洗滌濾餅并干燥，得納米棒狀AlPO4-15粉末。本發明采用改變尿素的含量、延長反應時間、調節反應溫度等影響條件，在水熱合成條件下，自主裝形成了AlPO4-15納米棒。
【IPC分類】B82Y30-00, C01B39-54, C01B37-08
【公開號】CN104528754
【申請號】CN201410649136
【發明人】楊偉, 王勝偉, 王瑛, 趙成龍, 李麗, 于文倩, 池雅萌, 馬力
【申請人】山東玉皇新能源科技有限公司, 山東玉皇化工有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月17日