CN108793231A - 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法 - Google Patents

熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108793231A
CN108793231A CN201810915718.1A CN201810915718A CN108793231A CN 108793231 A CN108793231 A CN 108793231A CN 201810915718 A CN201810915718 A CN 201810915718A CN 108793231 A CN108793231 A CN 108793231A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fusiform
germanic acid
acid zinc
molten
growth method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810915718.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108793231B (zh
Inventor
娄正松
李媛
张凯
茅袁伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Technology filed Critical Jiangsu University of Technology
Priority to CN201810915718.1A priority Critical patent/CN108793231B/zh
Publication of CN108793231A publication Critical patent/CN108793231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108793231B publication Critical patent/CN108793231B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G17/00—Compounds of germanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer

Abstract

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是一种熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，包括以下步骤：(1)将二价锌离子盐、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50x∶20x，0.4<x<1.8均匀混合；(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温焙烧，自然冷却；(3)将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；(4)将得到的灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，真空干燥，即得产物为纺锤状锗酸锌纳米颗粒。本发明方法环境友好，时间短，能耗低，反应步骤少，工艺简便，设备简单，原料易得，产品性能优异，可控性强。

Description

熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，具体领域为一种合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法。
背景技术
锗酸锌材料禁带宽度为4.4eV，为直接半导体，根据Mulliken电负性计算得价带和导带电势分别为3.88eV和-0.62eV(相对于标准氢电极)。价带主要由O 2p、Zn 3d、和Ge4p轨道杂化而成，导带主要由Ge 4s、Ge 4p、Zn 4s和Zn 3d轨道杂化而成。价带轨道的大幅度重叠使得价带上的电子具有高迁移性，抑制了光生电子和空穴的复合，从而提高了锗酸锌催化性能。锗酸锌作为光催化剂，主要用于分解水、处理难降解各类难降解有机苯、芳径类污染物和各类有机染料和还原二氧化碳，具有良好的分解水制备氢气和氧气及还原二氧化碳为甲烷、一氧化碳等催化性能。
锗酸盐纳米材料除了具备良好的发光性能，优良的光催化剂外，也可以作为锂离子电池的负极材料。锗金属由于具有较高的理论比容量(1600mA.h.g-1)，理想的锂离子扩散系数被认为是替代传统石墨的理想材料之一。然而锗金属纳米材料其合成成本较高，制备困难，严重阻碍了其实用化的进程。锗酸锌作为半导体化合物，具有1443mA.h.g-1的理论嵌锂容量，锗酸锌的理论比容量为锗90.19％，但是锗在锗酸锌中的质量分数仅为27.15％，可以有效地降低材料成本，为将来大规模应用提供可能。Zn元素具有储锂活性，且价格低廉，在降低材料成本的同时也可保证较高的比容量。锗酸锌纳米材料用于锂离子电池负极材料表现出非常稳定的循环和倍率性能。
开发一种环境友好、尺寸可控性好、形貌均一、分散性好、同时易于大量合成的Zn2GeO4纳米材料，有利于提高Zn2GeO4纳米材料的光电性能，探索其在能源与环境中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，以解决现有技术中Zn2GeO4合成工艺成本高、性能不佳，制得的产品尺寸可控性不佳、形貌不均一、分散性不好等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
(1)将二价锌离子盐、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50x∶20x，0.4<x<1.8均匀混合；
(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温焙烧，自然冷却；
(3)将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；
(4)将得到的灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，真空干燥，即得产物为纺锤状锗酸锌纳米颗粒。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，所述二价锌离子盐为硝酸锌、氧化锌、乙酸锌、草酸锌或碳酸锌的一种或多种。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(1)中，所述均匀混合是在玛瑙研钵中进行研磨混合。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(2)中，将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(2)中，升温速率为5℃/min，升温至540～880℃。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(2)中，焙烧3～8小时。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(4)中，所述真空干燥的温度为40℃～80℃。
本发明所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其中，步骤(4)中，所述纺锤状锗酸锌纳米颗粒的长度为1～2μm，直径为300～800nm，呈纺锤状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法采用二价锌离子盐、氧化锗、KCl、LiCl按一定物质的量之比均匀混合再经高温焙烧，蒸馏水浸渍除盐，抽滤，洗涤，干燥得到产物为单分散纺锤状锗酸锌纳米颗粒。本发明使用成本低廉、工艺简单的合成方法制备化学稳定性良好的Zn2GeO4纳米材料，有效地拓展了Zn2GeO4纳米材料应用。本发明方法环境友好，时间短，能耗低，反应步骤少，工艺简便，设备简单，原料易得，产品性能优异，可控性强，将在光、电、催化等方面拥有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的纺锤状锗酸锌纳米材料的X-射线衍射图；
图2是本发明实施例2制备的纺锤状锗酸锌纳米颗粒的扫描电子显微镜图；
图3是本发明实施例4制备的纺锤状锗酸锌纳米颗粒的扫描电子显微镜图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
(1)将二价锌离子盐、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50x∶20x，0.4<x<1.8，使用玛瑙研钵研磨，均匀混合，得到固体混合物；
(2)将在步骤1得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中，按5℃/min的速率升温到540～880℃，焙烧3～8小时，自然冷却；
(3)将步骤2反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；
(4)将步骤3中得到灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，40℃～80℃之间真空干燥，制得本发明长度为1～2μm，直径为300～800nm的纺锤状颗粒。
如果步骤2中的反应温度低于540℃，或者反应时间低于3h，则固体混合物不能完全反应，不能生成纯相化合物，更不能得到纺锤状锗酸锌纳米颗粒；如果步骤2中的反应温度高于880℃则固体混合物会转化成颗粒较大且不均匀的锗酸锌颗粒。
实施例2
将Zn(CH3COO)2、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50∶20，使用玛瑙研钵研磨，均匀混合，得到固体混合物；将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中，按5℃/min的速率升温到540℃，焙烧4小时，自然冷却；将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；将得到灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，60℃之间真空干燥，制得本发明灰白色锗酸锌粉体。
XRD测试表明产物为纯相锗酸锌化合物(图1)，扫描电子显微镜检测表明(图2)，合成的样为的纺锤状锗酸锌纳米颗粒，分散性好，长度为1～2μm，直径为300～600nm。与其他制备方法相比，本发明方法成本低廉，合成工艺简单，形貌均一，分散性好。
实施例3
将ZnO、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50∶20，使用玛瑙研钵研磨，均匀混合，得到固体混合物；将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中，按5℃/min的速率升温到680℃，焙烧4小时，自然冷却；将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；将得到灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，60℃真空干燥，制得本发明灰白色锗酸锌粉体。
实施例4
将Zn(CH3COO)2、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶25∶10，使用玛瑙研钵研磨，均匀混合，得到固体混合物；将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中，按5℃/min的速率升温到600℃，焙烧6小时，自然冷却；将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；将得到灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，60℃真空干燥，制得本发明灰白色锗酸锌粉体。扫描电子显微镜检测表明(图3)，合成的样为的纺锤状锗酸锌纳米颗粒，分散性好，长度为1～2μm，直径为500～800nm。
实施例5
将Zn(CH3COO)2、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶75∶30，使用玛瑙研钵研磨，均匀混合，得到固体混合物；将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中，按5℃/min的速率升温到580℃，焙烧5小时，自然冷却；将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；将得到灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，60℃真空干燥，制得本发明灰白色锗酸锌粉体。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二价锌离子盐、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比2∶1∶50x∶20x，0.4<x<1.8均匀混合；
(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温焙烧，自然冷却；
(3)将反应后的产物用去离子水浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；
(4)将得到的灰白色固体取出至离心管，用去离子水离心洗涤数次，真空干燥，即得产物为纺锤状锗酸锌纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：所述二价锌离子盐为硝酸锌、氧化锌、乙酸锌、草酸锌或碳酸锌的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述均匀混合是在玛瑙研钵中进行研磨混合。
4.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(2)中，将得到的混合物收集于氧化铝坩埚中再放入马弗炉中。
5.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(2)中，升温速率为5℃/min，升温至540～880℃。
6.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(2)中，焙烧3～8小时。
7.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述真空干燥的温度为40℃～80℃。
8.根据权利要求1所述的熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述纺锤状锗酸锌纳米颗粒的长度为1～2μm，直径为300～800nm，呈纺锤状。
CN201810915718.1A 2018-08-13 2018-08-13 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法 Active CN108793231B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810915718.1A CN108793231B (zh) 2018-08-13 2018-08-13 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810915718.1A CN108793231B (zh) 2018-08-13 2018-08-13 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108793231A true CN108793231A (zh) 2018-11-13
CN108793231B CN108793231B (zh) 2020-02-14

Family

ID=64079813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810915718.1A Active CN108793231B (zh) 2018-08-13 2018-08-13 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108793231B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109502629A (zh) * 2018-12-04 2019-03-22 江苏理工学院 氧化锌纳米薄片/纳米颗粒的制备方法
CN109607600A (zh) * 2018-12-04 2019-04-12 江苏理工学院 Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法
CN111196610A (zh) * 2020-01-21 2020-05-26 江苏理工学院 Zn2GeO4纳米棒的熔盐法合成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102962049A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 南京大学 一种水热反应制备纳米光催化材料的方法
CN103073052A (zh) * 2012-12-19 2013-05-01 东华大学 一种锗酸锌纵向孪晶纳米线的制备方法
CN104261482A (zh) * 2012-11-29 2015-01-07 江苏理工学院 熔盐法制备铁酸盐纳米球的方法
CN106186049A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京大学 一种尺寸可调的棒状锗酸锌的水热制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102962049A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 南京大学 一种水热反应制备纳米光催化材料的方法
CN104261482A (zh) * 2012-11-29 2015-01-07 江苏理工学院 熔盐法制备铁酸盐纳米球的方法
CN103073052A (zh) * 2012-12-19 2013-05-01 东华大学 一种锗酸锌纵向孪晶纳米线的制备方法
CN106186049A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 南京大学 一种尺寸可调的棒状锗酸锌的水热制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENG-YAN XU等: "Synthesis of Single-Crystalline Niobate Nanorods via Ion-Exchange Based on Molten-Salt Reaction", 《J. AM. CHEM. SOC.》 *
REBECCA STEVENS等: "Heat capacities, third-law entropies and thermodynamic functions of the negative thermal expansion material Zn2GeO4 from T=(0 to 400) K", 《J. CHEM. THERMODYNAMICS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109502629A (zh) * 2018-12-04 2019-03-22 江苏理工学院 氧化锌纳米薄片/纳米颗粒的制备方法
CN109607600A (zh) * 2018-12-04 2019-04-12 江苏理工学院 Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法
CN111196610A (zh) * 2020-01-21 2020-05-26 江苏理工学院 Zn2GeO4纳米棒的熔盐法合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108793231B (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102086044B (zh) 一种空心球状二氧化锡纳米粉体的制备方法
CN109569657A (zh) 一种富含表面硫空位缺陷态结构硫铟锌光催化剂及其制备方法
CN112349899B (zh) 一种硅基复合负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN103011264B (zh) 一种一维金属钛酸盐纳米棒的制备方法
CN110368955B (zh) 一种VS2/CdS复合光催化剂的制备方法
CN108793231A (zh) 熔盐法合成纺锤状锗酸锌纳米颗粒的方法
CN108339560A (zh) 一种无定形FeOOHg-C3N4复合纳米材料及其制备方法与应用
CN112323089B (zh) 一种全固相熔融盐合成掺杂碳纳米片催化剂的方法及其产品和应用
CN106390986A (zh) 一种钒酸铋/钛酸锶复合光催化剂的制备方法
CN103058265A (zh) 一种高比表面积介孔纳米片状氧化锌粉体的制备方法
CN102815748A (zh) 二氧化钛材料及其制备方法、染料敏化太阳能电池
Luo et al. β-Ni (OH) 2/NiS/TiO2 3D flower-like pnp heterostructural photocatalysts for high-efficiency removal of soluble anionic dyes and hydrogen releasing
CN108579773B (zh) 一种钙钛矿基复合纳米材料及制备方法与用途
CN103833080B (zh) 一种钼酸镉多孔球的制备方法
CN107497458B (zh) 一种氟碲酸铋光催化材料、制备方法及其应用
CN109671937A (zh) 一种过渡型金属氧化物/石墨烯复合材料的原位合成方法
CN102626650B (zh) 一种纳米多孔氮掺杂氧化钛可见光催化剂的制备方法
CN111196610A (zh) Zn2GeO4纳米棒的熔盐法合成方法
CN113201759B (zh) 一种三维多孔碳支撑的硫化铋/氧化铋复合催化剂及其制备方法和应用
CN107930613A (zh) 一种粉末催化材料、含钠基蒙脱石复合多孔纳米催化材料的制备及应用
CN107321359A (zh) 一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法
CN107256958A (zh) 一种钛酸锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法
CN109680178B (zh) 一种钨基纳米花材料的制备方法与应用
CN109589963B (zh) 一种铌酸锂型氧化物/凹凸棒石非线性光学复合光催化材料及其制备方法与应用
CN113351222A (zh) 一种钒酸铋二氧化锰磁性复合光催化-氧化剂及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant