CN109607600A - Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法 - Google Patents

Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将二价锌离子盐、一价锂离子盐、氧化锗、KCl、LiCl按物质的量之比1:2:1：50x：20x均匀混合，其中0.2＜x＜1.5；(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温至540‑880℃焙烧混合物，然后冷却；(3)将反应产物浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；(4)将灰白色固体取出离心洗涤，然后干燥，得产物Li2ZnGeO4纳米棒。制备的纳米材料尺寸可控性好，形貌均一，分散性好，有利于提高Li2ZnGeO4纳米材料的发光性能，从而形成较好的长余辉材料性能。

Description

Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法。
背景技术
Li2ZnGeO4属于单斜晶系，并利用三维单晶数据对晶体 Li2ZnGeO4结构进行了测定和细化，最终R值为5.7％，晶胞参数为β＝90.204(2)，晶体结构由[GeO4]四面体组成。由于轨道的跃迁，Li2ZnGeO4具有能量转移的能力，可作为基础物质制备长余辉材料。长余辉材料是一种能量吸收、储存和释放材料，在太阳光或其它人工光源的激发下，它可以吸收和储存能量，然后以可见光的形式逐渐将储存的能量释放出来，这个过程可以持续几秒钟至数小时不等。由于环境友好，长余辉材料可以在安全照明、装饰、存储介质、高能射线探测、光纤温度计等众多领域中得到广泛应用。
早在20世纪末，长余辉材料已在实际生活中得到了一定的应用，但是由于材料余辉强度低、持续时间不长，使得长余辉材料在更广泛的应用领域受到了限制。直到1996年，Matsuzawa等人报道了具有代表性的新型长余辉材料SrAl2O4：Eu2+，Dy3+，合成了高亮度、长时间续航的长余辉材料，并在之后成功的实现了商业化。这一报道成功的引起了大量研究者的关注和研究，并在之后的几十年中，研究者对长余辉材料进行了一系列的研究，发现了大量掺杂的长余辉材料。由此可见，长余辉材料研究现主要集中在各种稀土掺杂无机化合物中，相比而言，非掺杂的长余辉材料的研究较为缓慢，且与掺杂的相比，非掺杂的亮度和持续时间仍然较差。此外，关于长余辉材料产生的机理依然存在着许多未解的问题，仍需要作进一步的研究与探讨。
发明内容
本发明主要提供了一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，制备的纳米棒尺寸可控性好、形貌均一、分散性好，有利于提高Li2ZnGeO4纳米材料的发光性能，从而形成较好的长余辉材料性能。其技术方案如下：
一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将二价锌离子盐、一价锂离子盐、氧化锗、KCl、LiCl按物质的量之比1:2:1：50x：20x均匀混合，其中0.2＜x＜1.5；
(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温至540-880℃焙烧混合物，然后冷却；
(3)将反应产物浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；
(4)将灰白色固体取出离心洗涤，然后干燥，得产物Li2ZnGeO4纳米棒。
优选的，所述二价锌离子盐选自硝酸锌、氧化锌、乙酸锌、草酸锌和碳酸锌中的一种或几种。
优选的，所述一价锂离子盐选自硝酸锂、氧化锂、乙酸锂、草酸锂、氢氧化锂和碳酸锂中的一种或几种。
优选的，Li2ZnGeO4纳米棒的长度为1-2μm，直径为300-800nm。
优选的，步骤(1)中使用玛瑙研钵对混合物研磨混合均匀。
优选的，步骤(2)中将得到的混合物于刚玉坩埚中收集。
优选的，步骤(2)中混合物升温速度为5℃/min，焙烧时间为 2-6h。
优选的，步骤(4)中洗涤后的灰白色固体在40-80℃间真空干燥。
采用上述方案，本发明具有以下优点：
本发明采用二价锌离子盐、一价锂离子盐、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Li2ZnGeO4纳米棒。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Li2ZnGeO4纳米材料，有效地拓展了Li2ZnGeO4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1制备的单斜相Li2ZnGeO4纳米棒的X-射线衍射图；
图2是本发明实施例1制备的单斜相Li2ZnGeO4纳米棒的扫描电子显微镜图；
图3是本发明实施例3制备的单斜相Li2ZnGeO4纳米棒的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，具体如下：
(1)将二价锌离子盐、一价锂离子盐、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶2∶1∶50x∶20x，0.2<x<1.5均匀混合，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2～6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1～3μm、直径为100～800nm的纳米棒。
如果步骤2中的反应温度低于540℃，或者反应时间低于2h，则固体混合物不能完全反应，并且不能完全转化为单斜相Li2ZnGeO4纳米棒；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Li2ZnGeO4纳米颗粒。
具体实施例
实施例1
将Zn(CH3COO)2、乙酸锂、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶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Li2ZnGeO4化合物(图1)，扫描电子显微镜检测表明(图2)，合成的样为单斜相Li2ZnGeO4纳米棒，分散性好，长度为1～3μm，直径为100～600nm。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2
将碳酸锌、硝酸锂、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶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Li2ZnGeO4粉体。
实施例3
将Zn(CH3COO)2、碳酸锂、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶1∶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，80℃真空干燥，制得本发明灰白色Li2ZnGeO4粉体。扫描电子显微镜检测表明(图3)，合成的样为的Li2ZnGeO4纳米棒，分散性好，长度为2～3μm，直径为500～800nm。
实施例4
将Zn(CH3COO)2、草酸锂、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶1∶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880℃，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Li2ZnGeO4粉体。
实施例5
将氧化锌、乙酸锂、氧化锗、KCl、LiCl，按物质的量之比1∶2∶ 1∶10∶4，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880℃，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 Li2ZnGeO4粉体。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将二价锌离子盐、一价锂离子盐、氧化锗、KCl、LiCl按物质的量之比1:2:1：50x：20x均匀混合，其中0.2＜x＜1.5；
(2)将得到的混合物放入马弗炉中，升温至540-880℃焙烧混合物，然后冷却；
(3)将反应产物浸渍除盐，抽滤，得到灰白色固体；
(4)将灰白色固体取出离心洗涤，然后干燥，得产物Li2ZnGeO4纳米棒。
2.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：所述二价锌离子盐选自硝酸锌、氧化锌、乙酸锌、草酸锌和碳酸锌中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：所述一价锂离子盐选自硝酸锂、氧化锂、乙酸锂、草酸锂、氢氧化锂和碳酸锂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：Li2ZnGeO4纳米棒的长度为1-2μm，直径为300-800nm。
5.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中使用玛瑙研钵对混合物研磨混合均匀。
6.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中将得到的混合物于刚玉坩埚中收集。
7.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中混合物升温速度为5℃/min，焙烧时间为2-6h。
8.根据权利要求1所述的Li2ZnGeO4纳米棒的制备方法，其特征在于：步骤(4)中洗涤后的灰白色固体在40-80℃间真空干燥。
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