一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法

一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，該方法為：一、將主體原料和熔鹽原料置于球磨機中球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；二、在攪拌條件下將混合粉料油浴加熱后保溫攪拌，得到鎢酸鋅粉體；三、將鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離子，烘干，得到具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體。本發明具有原料易得、成本低廉、工藝簡單、制備方便、環境適應性好、容易實現工業化生產等特點。采用該方法制備的鎢酸鋅晶體的粒徑為20nm～200nm，粉體分散性好，晶體發育良好。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微納米晶粉體的制備【技術領域】，具體涉及一種具有納米尺寸的鎢酸鋅 晶體的制備方法。 一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法

【背景技術】
[0002] 鎢酸鋅（ZnW04)是一種重要的功能材料，因其優良的化學穩定性、高折射率、高X 射線吸收系數、高量子產率以及良好的光電活性等特點，在射線閃爍體、光致發光、微波系 統固態激光器、氣體和濕度傳感器、光催化、聲光學纖維和磁性材料等領域具有廣泛的應 用。要使鎢酸鋅在上述應用中能發揮最大的效應，一般需要其具有納米尺寸，并且晶體發育 完整，因此，探索納米尺寸鎢酸鋅晶體的制備工藝成為一個研究熱點。鎢酸鋅納米顆粒的合 成方法有多種，傳統方法有固相合成、在水溶液中通過加熱沉淀前軀體合成、溶膠-凝膠 法及水熱法等。但是通過上述方法制備的粉體具有一些缺點，如產物顆粒尺寸較大、制備過 程復雜、反應周期長及高溫合成粉體能耗高等。


【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種具有納米尺 寸的鎢酸鋅晶體的制備方法。該方法采用對環境無毒害的普通物質為原料和介質，在低溫 下采用熔鹽法制備具有納米尺寸，晶體發育良好的鎢酸鋅納米粉體，具有成本低、工藝簡 單、制備方便、環境適應好、容易實現工業化生產等特點，具有很好的應用前景。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶 體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0005] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1: (10?16)的質量比置于球磨機中，以無水乙 醇為球磨介質球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；所述主體原料為鎢酸鈉和草酸鋅， 鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為（1?2) : 1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混合物，硝酸鋰 和氯化鉀的摩爾比為3: (1?3);
[0006] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°C?450°C，然后 保溫攪拌lh?10h，得到鎢酸鋅粉體；
[0007] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0008] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述主體原料和熔 鹽原料的質量比為1: (12?15)。
[0009] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述主體原料和熔 鹽原料的質量比為1:14。
[0010] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述球磨混合的時 間為4h?6h。
[0011] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述鎢酸鈉和草酸 鋅的摩爾比為1. 5:1。
[0012] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述硝酸鋰和氯化 鉀的摩爾比為3:2。
[0013] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟一中所述烘干的溫度為 50。。?60。。。
[0014] 上述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，步驟二中在攪拌條件下將步 驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C?450°C，然后保溫攪拌2h?4h。
[0015] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0016] 1、本發明采用對環境無毒害的普通物質為原料和介質，在低溫下采用熔鹽法制備 具有納米尺寸，晶體發育良好的鎢酸鋅納米粉體，具有成本低、工藝簡單、制備方便、環境適 應好、容易實現工業化生產等特點，具有很好的應用前景。
[0017] 2、本發明的制備方法可以使用常用的設備，如油浴鍋，烘箱，球磨機等，采用易于 獲得的價格低廉的原料，運用簡單易行的工藝路線實現鎢酸鋅納米尺寸晶體在低至150°C 的溫度下的合成，因此，極易實現工業化生產。
[0018] 3、本發明采用硝酸鋰和氯化鉀作為熔鹽原料，與兩種主體原料物質均不發生化學 反應，硝酸鋰和氯化鉀形成的混合物的共熔點可低至210°C，調節氯化鉀在熔鹽原料中的含 量，可以根據需要調節混合熔鹽的熔點。因此，這種熔鹽配方，既可保證在低溫下有液相參 與促進反應物合成最終產物，降低合成溫度，而且可通過調節氯化鉀含量改變熔鹽液相含 量和粘度，達到控制產物晶體形態的目的。
[0019] 下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明實施例1、實施例2、實施例3和實施例4制備的鎢酸鋅晶體的X射 線衍射圖譜。
[0021] 圖2為本發明實施例5制備的鎢酸鋅晶體的透射電鏡照片。
[0022] 圖3為本發明實施例6制備的鎢酸鋅晶體的透射電鏡照片。

【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:12的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在50°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料 的質量總和；
[0025] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C，然后保溫攪拌 4h，得到鶴酸鋅粉體；
[0026] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?50nm的鎢酸鋅晶體。
[0027] 實施例2
[0028] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:14的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在55°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料 的質量總和；
[0029] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至350°C，然后保溫攪拌 3h，得到鶴酸鋅粉體；
[0030] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為30nm?60nm的鎢酸鋅晶體。
[0031] 實施例3
[0032] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:15的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為2:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:3 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料的 質量總和；
[0033] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至400°C，然后保溫攪拌 2h，得到鶴酸鋅粉體；
[0034] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為50nm?80nm的鎢酸鋅晶體。
[0035] 實施例4
[0036] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:16的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合5h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為2:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:3 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料的 質量總和；
[0037] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至450°C，然后保溫攪拌 lh，得到鶴酸鋅粉體；
[0038] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為70nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0039] 實施例5
[0040] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:10的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合6h，然后在50°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.8:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的 混合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:1 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料 的質量總和；
[0041] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°c，然后保溫攪拌 l〇h，得到鶴酸鋅粉體；
[0042] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?40nm的鎢酸鋅晶體。
[0043] 實施例6
[0044] 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1:13的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為球 磨介質，磨球采用鋯球，球磨混合4h，然后在60°C下烘干，得到混合粉料；所述主體原料為 鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1:1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混 合物，硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:1.5 ;所述無水乙醇的質量等于主體原料與熔鹽原料 的質量總和；
[0045] 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至250°C，然后保溫攪拌 8h，得到鶴酸鋅粉體；
[0046] 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離 子，然后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為70nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
[0047] 圖1為本發明實施例1至實施例4制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，實施例1 至實施例4制備的均為單相鎢酸鋅晶體，而且衍射峰明顯寬化，說明晶體尺寸較小。
[0048] 圖2為本發明實施例5制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，晶體發育較好，尺寸 約為20nm?40nm。
[0049] 圖3為本發明實施例6制備的鎢酸鋅晶體，從圖中可以看出，晶體發育完整，尺寸 為 70nm ?200nm。
[0050] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技 術方案的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟一、將主體原料和熔鹽原料按1: (10?16)的質量比置于球磨機中，以無水乙醇為 球磨介質球磨混合均勻，然后烘干，得到混合粉料；所述主體原料為鎢酸鈉和草酸鋅，鎢酸 鈉和草酸鋅的摩爾比為（1?2): 1 ;所述熔鹽原料為硝酸鋰和氯化鉀的混合物，硝酸鋰和氯 化鉀的摩爾比為3: (1?3); 步驟二、在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至150°C?450°C，然后保溫 攪拌lh?10h，得到鎢酸鋅粉體； 步驟三、將步驟二中所述鎢酸鋅粉體用去離子水反復洗滌至洗滌液中不含氯離子，然 后將洗滌后的鎢酸鋅粉體烘干，得到粒徑為20nm?200nm的鎢酸鋅晶體。
2. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述主體原料和熔鹽原料的質量比為1: (12?15)。
3. 根據權利要求2所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述主體原料和熔鹽原料的質量比為1:14。
4. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述球磨混合的時間為4h?6h。
5. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述鎢酸鈉和草酸鋅的摩爾比為1.5:1。
6. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述硝酸鋰和氯化鉀的摩爾比為3:2。
7. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟一中所述烘干的溫度為50°C?60°C。
8. 根據權利要求1所述的一種具有納米尺寸的鎢酸鋅晶體的制備方法，其特征在于， 步驟二中在攪拌條件下將步驟一中所述混合粉料油浴加熱至300°C?450°C，然后保溫攪 祥2h?4h。
【文檔編號】B82Y30/00GK104098140SQ201410352484
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】劉向春, 左琛光, 李繼苗, 周凱旋, 楊洋 申請人:西安科技大學