CN101665269A - 一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法,该方法选用非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相组成的四元微乳液,以钼酸钠和硝酸镉为反应物,将组成反相微乳液的各组分混合后,于磁力搅拌器上强烈搅拌,制得均匀透明、性质稳定的反相的微乳液,然后滴加含有硝酸镉的微乳液于钼酸钠的微乳液中,经反应、陈化、离心分离,用丙酮、无水乙醇和二次水反复洗涤制得了形貌大小高度均匀的钼酸镉八面体。本发明利用反胶束微乳液具有的模板作用制备八面体钼酸钡的技术方案,解决了现有钼酸镉八面体的制备方法不能方便的控制产品的颗粒大小的难题。它具有生产工艺简单、生产过程安全、产品不易团聚的特点,可广泛用于无机功能材料的制备。

Description

一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机功能材料的制备,特别涉及一种采用反相微乳液体系制备粒径可控的钼酸镉八面体的方法。
背景技术
白钨矿型四方相金属钼酸盐,由于其本身所具有的特殊的光电性能、闪烁体性能、湿度传感性能等,使其成为无机功能材料领域类一种备受关注的物质。金属钼酸盐不仅是一种优良的光电功能材料,而且在湿度传感器、激光基质等方面也有潜在的应用。纳米尺度下的新颖结构所赋予其的独特性质将使钼酸盐在更广泛的领域得到应用。近年的研究多集中于Ca、Sr、Ba等钼酸盐的研究,关于CdMoO4的研究报道还相对较少。
马等[X.H.Jiang,J.F.Ma,B.T.Lin,Y.Ren,J.Liu,X.Y.Zhu,J.T.Tao,J.Am.Ceram.Soc.2007,90,977]采用普通水热法及微乳液前驱体水热法分别制备了直径约为3~5微米的球形和30~50纳米的多角形钼酸镉颗粒。微乳液合成法[M.P.Pileni,Nature.Mater.2003,2,145]利用反相胶团作为“微反应器”,可达到方便地调控颗粒大小及形貌的目的,因而采用反相微乳液来制备不同形貌且具有特殊性能的材料日益受到重视。钱等[Q.Gong,G.Li,X.F.Qian,H.L.Cao,W.M.Du,X.D.Ma,J.Colloid Inter Sci.2006,304,408]在微乳液辅助水热条件下,制得了边长约为600纳米的钼酸镉八面体结构。虽钱等已经制备出了钼酸镉八面体结构,但需要在高温条件下,且所得八面体结构尺寸较大。目前,纳米尺度下均匀的钼酸镉八面体结构还未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产工艺简单、安全,产品颗粒形貌、大小可控,分散均匀,产品性能优良的八面体钼酸镉的制备方法,同时该方法是在室温下进行,反应条件温和,不需要用破乳剂直接离心分离即可。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法,其特征在于该制备方法是选用原料非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Cd(NO3)2或Na2MoO4]形成微乳液。控制微乳液反应体系,将组成微乳液的各组分混合后,制备成均匀透明的反相微乳液,再将Cd(NO3)2的微乳液逐滴加入Na2MoO4的微乳液中,Cd(NO3)2和Na2MoO4反应,经陈化、离心分离、洗涤制得钼酸镉八面体,具体制备步骤如下:
1)、取原料烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Cd(NO3)2溶液]放入烧杯中,选定烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)表面活性剂与醇混合的质量百分含量,水相[Cd(NO3)2溶液]中水的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值ω为5~20,Cd(NO3)2溶液的浓度为0.01~0.2mol/L,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌30分钟,配制成均匀的微乳液A;
2)、取原料烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Na2MoO4溶液]放入烧杯中,选定烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)表面活性剂与醇混合的质量百分含量,水相[Na2MoO4溶液]中水的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值ω为5~20,Na2MoO4溶液的浓度为0.01~0.2mol/L,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌30分钟,配制成均匀的微乳液B;
3)、将微乳液B置于恒温磁力搅拌器上,在室温下缓慢滴加入微乳液A,随着微乳液A的加入,微乳液逐渐变成白色,滴加完毕后继续搅拌30分钟;
4)、用保鲜膜封闭烧杯口,在室温下陈化72小时;
5)、将步骤4)得到的反应液离心分离,用丙酮、无水乙醇和二次水多次洗涤所得产品。
所述的正辛醇的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值P为0.5~1.5,。
所述的步骤1)、2)中水与表面活性剂的摩尔比ω为5~20,这样可以在保证形成微乳液的前提使产物的产量尽可能的高。
根据权利要求1所述的钼酸镉八面体的制备方法,其特征在于,所述的步骤3)中Cd2+与MoO4 2-的摩尔比为1∶1。
根据权利要求1所述的八面体钼酸钡的制备方法,其特征在于,所述的步骤4)中的反应时间为24~72小时。反应时间过短,结晶性较差,反应时间过长,形貌并无太大变化,考虑到生产周期优选反应时间为48小时,得到的钼酸镉八面体形貌大小一致。
与现有技术相比,本发明具有以下特点:
1、本发明中的钼酸镉八面体形成于微乳液水核中,通过调节水相的含量,进而控制微乳液水核结构,得到所希望形貌及大小的钼酸钡纳米晶体。
2、本发明在室温下进行,条件温和和易控,无能量消耗,成本低。
3、本发明可广泛应用于无机功能材料的制备。
附图说明
图1为本发明实施例1制备粒径为30纳米的八面体CdMoO4颗粒的TEM图;
图2为本发明实施例2制备粒径为50纳米的八面体CdMoO4颗粒的TEM图;
图3为本发明实施例3制备粒径为200纳米的八面体CdMoO4颗粒的SEM图;
图4为本发明实施例4制备不规则的CdMoO4多面体颗粒的SEM图;
图5为本发明方法制得的八面体CdMoO4的X射线衍射图(XRD)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,实施例的描述仅为便于理解本发明,而非对本发明保护的限制。
实施例1
制备包含0.1mol/LCd2+的微乳液A,其中表面活性剂(烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10))和醇的混合质量含量为39%,水与表面活性剂的摩尔比ω为10,其余为油相含量;制得相应的各组分含量与微乳液A一致的MoO4 2-的微乳液B。在室温搅拌条件下,将微乳液A逐滴加入微乳液B中,滴加完毕后持续搅拌30分钟,停止搅拌后密封,再于室温下静置陈化48小时。离心分离、洗涤得到粒径约30纳米的钼酸镉八面体颗粒,如图1。
实施例2
制备包含0.1mol/LCd2+的微乳液A,其中表面活性剂(烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10))和醇的混合质量含量为34%,水与表面活性剂的摩尔比ω为10,其余为油相含量;制得相应的各组分含量与微乳液A一致的MoO4 2-的微乳液B。在室温搅拌条件下,将微乳液A逐滴加入微乳液B中,滴加完毕后持续搅拌30分钟,停止搅拌后密封,再于室温下静置陈化48小时。离心分离、洗涤得到粒径约为50纳米的钼酸镉八面体颗粒,如图2所示。表面活性剂的含量改变了微乳液滴的大小,进而影响产物的粒径。
实施例3
制备包含0.1mol/LCd2+的微乳液A,其中表面活性剂(烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10))和醇的混合质量含量为30%,水与表面活性剂的摩尔比ω为20,其余为油相含量;制得相应的各组分含量与微乳液A一致的MoO4 2-的微乳液B。在室温搅拌条件下,将微乳液A逐滴加入微乳液B中,滴加完毕后持续搅拌30分钟,停止搅拌后密封,再于室温下静置陈化48小时。离心分离、洗涤得到粒径约200纳米的钼酸镉八面体颗粒,如图3所示。含水量的增加及表面活性剂含量的下降,均使得微乳液滴增大,从而得到大粒径的颗粒。
实施例4
制备包含0.2mol/LCd2+的微乳液A,其中表面活性剂(烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10))和醇的混合质量含量为34%,水与表面活性剂的摩尔比ω为20,其余为油相含量;制得相应的各组分含量与微乳液A一致的MoO4 2-的微乳液B。在室温搅拌条件下,将微乳液A逐滴加入微乳液B中,滴加完毕后持续搅拌30分钟,停止搅拌后密封,再于室温下静置陈化48小时。离心分离、洗涤得到不规则的钼酸镉多面体纳米颗粒,如图4。由此可见,反应物浓度对产物的最终形貌有着重要的影响。

Claims (5)

1、一种粒径可控的钼酸镉八面体的制备方法,其特征在于该制备方法是选用原料非离子表面活性剂烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Cd(NO3)2或Na2MoO4]形成微乳液,将组成微乳液的各组分混合后,制备成均匀透明的反相微乳液,再将Cd(NO3)2的微乳液逐滴加入Na2MoO4的微乳液中,Cd(NO3)2和Na2MoO4反应,通过调整体系参数,经反应、陈化、离心分离、洗涤即可制得粒径可控的钼酸镉八面体,具体制备步骤如下:
1)、取原料烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Cd(NO3)2溶液]放入50ml的烧杯中,选定烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)表面活性剂与醇混合的体积比;水相[Cd(NO3)2溶液]中水的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值ω为5~20,Cd(NO3)2溶液的浓度为0.01~0.2mol/L,将上述各组分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌30分钟,配制成均匀的微乳液A;
2)、取原料烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)、环己烷、正辛醇和水相[Na2MoO4溶液]放入50ml的烧杯中,选定烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)表面活性剂与醇混合的质量百分含量,水相[Na2MoO4溶液]中水的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值ω为5~20,Na2MoO4溶液的浓度为0.01~0.2mol/L,将上述混合物各组分充分混合后,于恒温磁力搅拌器上强烈搅拌30分钟,配制成均匀的微乳液B;
3)、将微乳液B置于恒温磁力搅拌器上,在室温下逐滴滴加微乳液A,随着微乳液A的加入,微乳液逐渐变成白色,滴加完毕后继续搅拌30分钟;
4)、用保鲜膜封住烧杯口,在室温下陈化72小时;
5)、将步骤4)得到的白色沉淀离心分离,用丙酮、无水乙醇和二次水多次洗涤。
2、根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法,其特征在于,所述的正辛醇的物质的量与烷基聚氧乙烯(10)醚(OP-10)的物质的量的比值P为0.5~1.5。
3、根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法,其特征在于,所述的步骤1)、2)中水与表面活性剂的摩尔比ω为5~20。
4、根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法,其特征在于,所述的步骤3)中Cd2+与MoO4 2-的摩尔比为1∶1。
5、根据权利要求1所述的八面体钼酸镉的制备方法,其特征在于,所述的步骤4)中的反应时间为24~48小时。
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