CN103771522A - 一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法。本发明将钨酸钠、氯化锰分别配成溶液，搅拌后，进行抽滤和烘干；然后与硝酸锂进行研磨，置于坩埚中，在300-400℃条件下保温2h-6h后，取出，冷却。本发明具有工艺简单、易于工业化生产，并且得到的钨酸锰纳米片具有纯度高、纳米晶体新颖独特等优点。

Description

一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法

技术领域

本发明涉及一种钨酸锰纳米片的制备方法，尤其涉及一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法。

背景技术

钨酸锰是一种具有钨锰铁矿结构的重要功能材料，在光致发光、光纤、多铁材料、光催化剂、闪烁体、湿度传感器及磁性材料等方面有着广泛的应用前景。

目前制备钨酸锰纳米粉体的方法主要有水热法、微波水热法、溶剂热法、沉淀法、高温固相法等。然而，上述几种方法都具有一定的局限性，如：水热法和溶剂热法通常反应时间长，反应效率低以及需要加入有机溶剂等；沉淀法和高温固相法则需要较高的热处理温度，并且纯度低，不能有效控制钨酸锰晶体形貌等缺点；而微波水热法是在水热法的基础上，加以微波处理，反应时间长，工艺比较复杂，并且必须需要昂贵的设备--微波水热仪。

然而，在生产实践中具有特殊形貌的纳米晶体材料才会表现出一些优异的性能，因此，制备出形貌新颖的钨酸锰纳米晶体在理论基础研究和实际应用方面都具有非常重要的意义。但是，现在目前所用的制备方法无法满足这种要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种工艺简单、快速高效，易于工业化生产、纯度高、并具有特殊形貌的纳米晶体结构的钨酸锰纳米片的制备方法。

本发明的钨酸锰纳米片的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、 将钨酸钠配成溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.5~2.0mol/L；

步骤二、 将氯化锰配成溶液，调节溶液中的Mn²⁺离子的浓度为0.5~2.0mol/L；

步骤三、 将步骤一制得的钨酸钠水溶液和步骤二制得的氯化锰水溶液相混合，其中钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1，将得到的沉淀溶液搅拌10-30分钟后，进行抽滤，烘干后得到前驱体；

步骤四、 将步骤三制得的前驱体与硝酸锂进行充分研磨，其中前驱体与硝酸锂的重量比为1:3-1:10，将混合物置于刚玉坩埚中，再将坩埚放入电炉中，在300-400℃条件下保温2h-6h后，取出，冷却；

步骤五、 最后将冷却的试样用去离子水清洗后烘干, 即得到结晶良好、形貌新颖的钨酸锰纳米片。

所述的钨酸钠和氯化锰的纯度均不低于化学纯。

本发明的钨酸钠与氯化锰配比严格控制在摩尔比为1:1，这样会使反应会更加充分，从而得到钨酸锰纳米晶体结晶性好，纯度也很高。

在本发明中，当钨酸钠中的WO₄ ^2-离子的浓度为0. 5mol/L，氯化锰中的Mn²⁺离子的浓度为0.5mol/L，得到的钨酸锰纳米片各种性能最优异。

在本发明中, 纳米片的尺寸可以通过改变反应温度和保温时间来进行调节，温度越高，保温时间越长，则纳米片的尺寸越大；在300℃条件下保温5h时，形成的钨酸锰纳米片性能最好。

在步骤三中使用了抽滤工艺，抽滤是利用抽真空设备，快速将沉淀溶液里的水、钠离子、氯离子滤掉，从而得到纯度更高的钨酸锰纳米晶体。

在步骤四中把前驱体与硝酸锂进行研磨、并且加热和进行保温工艺，这是因为硝酸锂的熔点为255℃，在300-400℃时变成液态，因此硝酸锂在制备工艺中起到了一个熔剂和反应介质的作用。因此加热的目的也是为了使硝酸锂变成液态，保温工艺是为了使钨酸锰晶体有充分的时间进行结晶和生长。钨酸锰先驱体在硝酸锂溶剂中具有一定的溶解度，从而具有较高的迁移率，并且无明显的反应界面存在，因而显著降低了钨酸锰晶相的形成活化能，所以可在较低的反应温度下形成钨酸锰晶相。此外，关键的是硝酸锂对钨酸锰晶体的生长具有导向作用，使钨酸锰晶体发生取向生长，因此得到了具有特殊形貌的钨酸锰纳米片。前驱体与硝酸锂的重量比最佳值为1:6。

本发明的有益效果在于：

本发明采用熔盐法制备出了结晶性好、纯度高的钨酸锰纳米片，并且纳米片的尺寸可以通过改变工艺参数进行调节。本发明的熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，具有设备简单、工艺快速高效、条件容易控制、制备的成本低廉等优点，并且不采用任何的有机表面活性剂，无环境污染、易于工业化生产。本发明中采用熔盐法制备出的钨酸锰纳米片因其独特的纳米片状结构，因而在光致发光、光纤、多铁材料、光催化剂、闪烁体、湿度传感器及磁性材料等方面，将具有更加优异的性能，因而有着更加广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明合成的钨酸锰纳米片的X射线衍射(XRD)图谱；

图2是本发明合成的钨酸锰纳米片的透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

步骤一、 将钨酸钠配成溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.5mol/L；

步骤二、 将氯化锰配成溶液，调节溶液中的Mn²⁺离子的浓度为0.5mol/L；

步骤三、 将步骤一制得的钨酸钠水溶液和步骤二制得的氯化锰水溶液相混合，其中钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1，将得到的沉淀溶液搅拌10分钟后，进行抽滤，烘干后得到前驱体；

步骤四、 将步骤三制得的前驱体与硝酸锂进行充分研磨，其中前驱体与硝酸锂的重量比为1:3，将混合物置于刚玉坩埚中，再将坩埚放入电炉中，在300℃条件下保温5h后，取出，冷却；

步骤五、 最后将冷却的试样用去离子水清洗后烘干, 即得到结晶良好的钨酸锰纳米片。XRD图谱见图1；透射电镜图见图2。

图1说明本发明的钨酸锰纳米片没有杂相，纯度很高，衍射峰非常尖锐，因而钨酸锰晶体结晶性好；图2说明本发明的钨酸锰纳米片，所得到的钨酸锰纳米片的长度为300-400nm，宽度为150-200nm。。

实施例2

步骤一、 将钨酸钠配成溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为1.2mol/L；

步骤二、 将氯化锰配成溶液，调节溶液中的Mn²⁺离子的浓度为1.2mol/L；

步骤三、 将步骤一制得的钨酸钠水溶液和步骤二制得的氯化锰水溶液相混合，其中钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1，将得到的沉淀溶液搅拌20分钟后，进行抽滤，烘干后得到前驱体；

步骤四、 将步骤三制得的前驱体与硝酸锂进行充分研磨，其中前驱体与硝酸锂的重量比为1:6，将混合物置于刚玉坩埚中，再将坩埚放入电炉中，在350℃条件下保温3h后，取出，冷却；

步骤五、 最后将冷却的试样用去离子水清洗后烘干, 即得到结晶良好的钨酸锰纳米片。

实施例3

步骤一、 将钨酸钠配成溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为2.0mol/L；

步骤二、 将氯化锰配成溶液，调节溶液中的Mn²⁺离子的浓度为2.0mol/L；

步骤三、 将步骤一制得的钨酸钠水溶液和步骤二制得的氯化锰水溶液相混合，其中钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1，将得到的沉淀溶液搅拌30分钟后，进行抽滤，烘干后得到前驱体；

步骤四、 将步骤三制得的前驱体与硝酸锂进行充分研磨，其中前驱体与硝酸锂的重量比为1:10，将混合物置于刚玉坩埚中，再将坩埚放入电炉中，在400℃条件下保温2h后，取出，冷却；

步骤五、 最后将冷却的试样用去离子水清洗后烘干, 即得到结晶良好的钨酸锰纳米片。

Claims (6)

1.一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：步骤一、 将钨酸钠配成溶液，调节溶液中的WO₄ ^2-离子的浓度为0.5~2.0mol/L；步骤二、 将氯化锰配成溶液，调节溶液中的Mn²⁺离子的浓度为0.5~2.0mol/L；步骤三、 将步骤一制得的钨酸钠水溶液和步骤二制得的氯化锰水溶液相混合，其中钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1，将得到的沉淀溶液搅拌10-30分钟后，进行抽滤，烘干后得到前驱体；步骤四、 将步骤三制得的前驱体与硝酸锂进行研磨，其中前驱体与硝酸锂的重量比为1:3-1:10，将混合物置于刚玉坩埚中，再将坩埚放入电炉中，在300-400℃条件下保温2h-6h后，取出，冷却；步骤五、 最后将冷却的试样用去离子水清洗后烘干,得到钨酸锰纳米片。

2.根据权利要求1所述的一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：钨酸钠中的WO₄ ^2-离子的浓度为0. 5mol/L，氯化锰中的Mn²⁺离子的浓度为0.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：钨酸钠中的WO₄ ^2-离子的浓度为2.0mol/L，氯化锰中的Mn²⁺离子的浓度为2.0mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：钨酸钠和氯化锰的摩尔比为1:1。

5.根据权利要求1所述的一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：前驱体与硝酸锂的重量比最佳值为1:6。

6.根据权利要求1所述的一种用熔盐法制备钨酸锰纳米片的方法，其特征在于：在300℃条件下保温5h。

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