一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，由有機金屬鍶鹽和有機金屬鉬鹽在高純氮氣保護氣氛下，在60℃～180℃下反應6～8小時，得到純相鉬酸鍶。本發明可摻雜的鉬酸鍶納米材料比常規方法制備的鉬酸鍶具有極小的晶粒尺寸及較小的禁帶寬度,具有良好的電催化活性，大大提高了光催化性能，且制備工藝簡單，適用于對量子點的研究推演，也適用于小尺寸納米尺寸下的鉬酸鍶理論研究與應用。實驗證明，本發明具有1～5nm大小的粒子尺寸結構或1nm寬度的納米線結構，并且禁帶寬度降低了0.2～1eV，禁帶寬度為2.6～3.6eV,更好地提升了光催化劑的性能。
【專利說明】
一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及鉬酸鍶納米材料制備方法領域，具體是一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料 制備方法。
【背景技術】
[0002] 光催化降解是指有機污染物在光（可見光或者紫外光）照射下，發生氧化分解反 應，最終降解為C02，水和無機離子等小分子物質，是目前最有前景的污染處理方法。
[0003] SrMo04(鉬酸鎖）作為納米焚光材料的研究已經相當廣泛（Journal of Alloys and Compounds 650(2015)799-805，Ceramics International 41(2015)1093-1100)，但是 作為光催化材料的研究很少。2009年（Applied Catalysis B:Environmental 91(2009) 135-143)，畢晶鴻等研究比較了 PbMo04和SrMo04的光催化性能，結果發現，相比PbMo0490% 的光催化活性，SrM〇04的光催化活性幾乎為零。這個結果歸因為SrM 〇04和PbM〇04不同的帶 隙(PbMo04的Eg為3.3eV，SrMo04的帶隙為4.4eV)。此外，目前已有報道的SrMo04顆粒尺寸一 般為100~600nm，有的甚至達到微米級別。
[0004] 本發明采用金屬有機鹽熱分解法制備出尺寸為1~5nm的粒子或lnm寬度的納米線 結構，禁帶寬度為2.6~3.6eV，相比已有的報道，禁帶寬度降低了0.2~leV，光催化劑的性 能也大大提高。這種小尺寸鉬酸鍶納米材料適用于對量子點的研究推演和小尺寸納米尺寸 下的SrMo04理論研究與應用。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，以制備出具有良好 的光催化性能，且小尺寸的納米材料。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
[0007] -種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:包括以下步驟：
[0008] (1)、按照鍶：鉬元素摩爾比小于或等于1:1，稱取二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有 機金屬鉬鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金屬鉬鹽樣品加入有機溶 劑中；
[0009] (2)、在氮氣氣氛保護下，首先在30~40°C條件下磁力攪拌20~30分鐘，使稱取的 樣品完全溶解，接著升溫至40~160 °C下攪拌0.8~1.2小時，最后升溫至60~180 °C下攪拌4 ~8小時，制備得到純相的可摻雜的鉬酸鍶納米材料。
[0010] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步驟（1)中，二 價有機金屬鍶鹽樣品優選乙酰丙酮鍶，六價有機金屬鉬鹽樣品優選乙酰丙酮鉬，有機溶劑 為二芐醚、油胺、油酸的混合液。
[0011] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，氮 氣為99.9 %的高純氮氣。
[0012] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于：向鉬酸鍶納米材料 中摻雜稀土元素，制備得到SrMo〇4: xEu2+，xSm3+…體系的摻雜的鉬酸鎖納米材料。
[0013] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于：向鉬酸鍶納米材料 中摻雜有機金屬鈷鹽、或者有機金屬銅鹽取代鉬酸鍶中Sr位，制備得到SrMo〇4:xCo 2+，xCu2 +…體系的摻雜的鉬酸鍶納米材料。
[0014] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步驟（1)中，還 可按照鍶:鉬:銪元素摩爾比等于〇. 9:1:0.1，稱取二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金屬鉬 鹽樣品、二價有機金屬銪鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金屬鉬鹽樣 品、二價有機金屬銪鹽樣品加入有機溶劑中，然后按照步驟(2)操作，最后制備得到銪摻雜 的鉬酸鍶納米材料。
[0015] 所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述二價有機金屬 銪鹽樣品優選乙酰丙酮銪。
[0016] 本發明優點為：
[0017] 本發明制備的可摻雜的鉬酸鍶納米材料具有極小的晶粒尺寸，以及較小的禁帶寬 度，并且具有良好的電催化活性。這種小尺寸的鉬酸鍶納米材料適用于對量子點的研究推 演和小尺寸納米尺寸下的鉬酸鍶理論研究與應用。實驗證明，本發明鉬酸鍶納米材料具有1 ~5nm大小的粒子尺寸結構或lnm寬度的納米線結構，禁帶寬度為2.6~3.6eV,光催化性能 達到100 %。
【附圖說明】
[0018] 圖1為系列溫度(80、100、120、140、160 °C)獲得的鉬酸鍶納米材料的X-射線衍射圖 譜以及鉬酸鍶的標準PDF卡片(No.85-0586)。其中，橫坐標為衍射角20，縱坐標為相對強度 1〇
[0019]圖2為系列溫度(80、100、120 °C)獲得的鉬酸鍶納米材料的TEM圖片以及高斯擬合 后的粒子大小分布圖。
[0020] 圖3為系列溫度(80、100、120、140、160°〇獲得的鉬酸鍶納米材料的電化學測試1￡ 曲線。
[0021] 圖4為系列溫度(80、100、120、140、160 °C)獲得的鉬酸鍶納米材料的紫外測試禁帶 寬度高斯擬合后的數據圖。
[0022]圖5為系列溫度(80、100、120、140、160 °C)獲得的鉬酸鍶納米材料的光催化性能數 據圖。
【具體實施方式】
[0023 ] -種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，包括以下步驟：
[0024] (1 )、按照鍶：鉬元素摩爾比小于或等于1:1，稱取二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有 機金屬鉬鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金屬鉬鹽樣品加入有機溶 劑中；
[0025] (2)、在氮氣氣氛保護下，首先在30~40°C條件下磁力攪拌20~30分鐘，使稱取的 樣品完全溶解，接著升溫至40~160 °C下攪拌0.8~1.2小時，最后升溫至60~180 °C下攪拌4 ~8小時，制備得到純相的可摻雜的鉬酸鍶納米材料。
[0026]步驟（1)中，二價有機金屬鍶鹽樣品優選乙酰丙酮鍶，六價有機金屬鉬鹽樣品優選 乙酰丙酮鉬，有機溶劑為二芐醚、油胺、油酸的混合液。
[0027]步驟(2)中，氮氣為99.9%的高純氮氣。
[0028]向鉬酸鍶納米材料中摻雜稀土元素，制備得到SrMo〇4: xEu2+，xSm3+…體系的摻雜的 鉬酸鍶納米材料。
[0029]向鉬酸鍶納米材料中摻雜有機金屬鈷鹽、或者有機金屬銅鹽取代鉬酸鍶中Sr位， 制備得到SrMo〇4: xCo2+，xCu2+…體系的摻雜的鉬酸鎖納米材料。
[0030] 步驟（1)中，還可按照鍶:鉬：銪元素摩爾比等于0.9:1:0.1，稱取二價有機金屬鍶 鹽樣品、六價有機金屬鉬鹽樣品、二價有機金屬銪鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣 品、六價有機金屬鉬鹽樣品、二價有機金屬銪鹽樣品加入有機溶劑中，然后按照步驟(2)操 作，最后制備得到銪摻雜的鉬酸鍶納米材料。
[0031]二價有機金屬銪鹽樣品優選乙酰丙酮銪。
[0032] 具體實施例：
[0033]實施例1:鉬酸鍶納米材料的制備
[0034] (1)鉬酸鍶的制備：按照鍶:鉬元素摩爾比等于1:1，稱取乙酰丙酮鍶、乙酰丙酮鉬 樣品按比例加入到由二芐醚、油胺、油酸混合構成的有機溶劑中，置入三口圓底燒瓶中。 [0035] (2)在高純氮(99.9%)氣氛保護下，30°C磁力攪拌下使其完全溶解，攪拌20分鐘。
[0036] (3)在高純氮(99.9%)氣氛保護下，升溫至80°(：下攪拌1小時，再升溫至100°(：下攪 拌6小時，制成純相的鉬酸鍶納米材料。
[0037]實施例2:摻雜銪的鉬酸鍶納米材料的制備：
[0038] (1)摻雜銪的鉬酸鍶的制備：按照鍶:鉬:銪元素摩爾比等于0.9:1:0.1，稱取乙酰 丙酮鍶、乙酰丙酮鉬、乙酰丙酮銪樣品按比例加入到二芐醚、油胺、油酸有機溶劑中。置入三 口圓底燒瓶中。
[0039] (2)在高純氮(99.9%)氣氛保護下，30°C磁力攪拌下使其完全溶解，攪拌20分鐘。
[0040] (3)在高純氮(99.9%)氣氛保護下，升溫至80°(：下攪拌1小時，再升溫至120°(：下攪 拌6小時，制成銪摻雜的鉬酸鍶納米材料。
[0041 ] 實施例3:驗證可摻雜的鉬酸鍶納米材料 [0042] (1)驗證可摻雜鉬酸鍶納米材料的純度
[0043]用X-射線衍射儀(XRD;DX-2000SSC)測試實施例1和實施例2制備的鉬酸鍶納米材 料，得到相應的X-射線衍射圖譜，見圖1。
[0044] 由圖1中的各衍射峰的位置和相對強度與標準TOF卡片（SrMo〇4(85-〇586))相比可 知，本發明實驗制得的是純鉬酸鍶。
[0045] (2)確認可摻雜的鉬酸鍶納米材料的尺寸
[0046]用透射電子顯微鏡(TEM; JEOL JEM-210 0)測試實施例1和實施例2制備的鉬酸鍶納 米材料，得到小尺寸顆粒投射圖片，見圖2。由圖2中的顆粒大小圖片進行統計，高斯擬合后 得到樣品尺寸。
[0047]實施例4:可摻雜的鉬酸鍶納米材料的性能測試 [0048] (1)電化學實驗
[0049]將實施例2中的鍶鉬氧(SrMo〇4)樣品刮壓在0.071cm2玻碳電極的活性表面上，作為 工作電極，鉑絲電極接陽極，參比電極為Ag/AgCl (3mo 1 NaCl)，構成三電極體系，在0.5mo 1 的￥〇4電解液中進行測試IE曲線，見圖3。
[0050] (2)紫外測試
[0051 ]用紫外分光光度計(UV; UV-3600)測試實施例2制備的可摻雜的鉬酸鍶納米材料， 高斯擬合后得到樣品禁帶寬度，見圖4、表1。由圖4和表1可知，可摻雜的鉬酸鍶納米材料禁 帶禁帶寬度為2.6~3.6eV，和已經報道的實驗結果相比【2009年(Applied Catalysis B: Environmental 91 (2009) 135-143)】，禁帶寬度降低了0? 2~leV〇 [0052]表1為鉬酸鍶不同溫度的禁帶寬度
[0054] (3)光催化實驗測試
[0055]用紫外分光光度計(UV;UV-3200S)測試實例2制備的可摻雜的鉬酸鍶納米材料，由 圖5可知，可摻雜的鉬酸鍶納米材料光催化效果可達到100 %。
[0056]利用金屬有機鹽熱分解法制備出均勻分散的、粒徑大小僅有1~5nm的鉬酸鍶粒子 (SrMo〇4)。由圖2中可知，80°C時粒子為寬度為lnm以下的納米線，100°C時粒子為小于3nm的 圓形顆粒。
【主權項】
1. 一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 、按照鍶:鉬元素摩爾比小于或等于1:1，稱取二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金 屬鉬鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機金屬鉬鹽樣品加入有機溶劑中； (2) 、在氮氣氣氛保護下，首先在30~40 °C條件下磁力攪拌20~30分鐘，使稱取的樣品 完全溶解，接著升溫至40~160 °C下攪拌0.8~1.2小時，最后升溫至60~180 °C下攪拌4~8 小時，制備得到純相的可摻雜的鉬酸鍶納米材料。2. 根據權利要求1所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步 驟（1)中，二價有機金屬鍶鹽樣品優選乙酰丙酮鍶，六價有機金屬鉬鹽樣品優選乙酰丙酮 鉬，有機溶劑為二芐醚、油胺、油酸的混合液。3. 根據權利要求1所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步 驟(2)中，氮氣為99.9%的高純氮氣。4. 根據權利要求1所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于：向鉬酸 鎖納米材料中摻雜稀土元素，制備得到SrMo〇4: xEu2+，xSm3+···體系的摻雜的鉬酸鎖納米材 料。5. 根據權利要求1所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于：向鉬酸 鍶納米材料中摻雜有機金屬鈷鹽、或者有機金屬銅鹽取代鉬酸鍶中Sr位，制備得到SrMo〇4: xCo2+，xCu2+…體系的摻雜的鉬酸鎖納米材料。6. 根據權利要求1所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述步 驟（1)中，還可按照鍶:鉬:銪元素摩爾比等于0.9:1:0.1，稱取二價有機金屬鍶鹽樣品、六價 有機金屬鉬鹽樣品、二價有機金屬銪鹽樣品，并將稱取的二價有機金屬鍶鹽樣品、六價有機 金屬鉬鹽樣品、二價有機金屬銪鹽樣品加入有機溶劑中，然后按照步驟(2)操作，最后制備 得到銪摻雜的鉬酸鍶納米材料。7. 根據權利要求6所述的一種可摻雜的鉬酸鍶納米材料制備方法，其特征在于:所述二 價有機金屬銪鹽樣品優選乙酰丙酮銪。
【文檔編號】B82Y40/00GK105984902SQ201610093497
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年2月19日
【發明人】鄭贛鴻, 朱亞男, 張凌云, 目晶晶, 李永強
【申請人】安徽大學