一種鎢酸汞的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于高分子納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎢酸汞納米材料的制備方法。分別稱取汞鹽和鎢源，然后將其分別溶于水中配制成溶液，并分置于兩個(gè)容器中，其中汞鹽與鎢源的摩爾比為１∶１，配制的汞鹽與鎢源溶液的濃度分別為０．０５～０．３０摩爾／升；將所得任一種溶液置于超聲反應(yīng)器中，在超聲狀態(tài)下，將另一種溶液以０．０２～２０．００毫升／分鐘的速度滴入其中，超聲時(shí)間為０～６小時(shí)，靜置，離心分離，洗滌，即得到所需產(chǎn)物，該產(chǎn)物粒徑為１００～２０００納米。本發(fā)明專利技術(shù)原料易得，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，儀器設(shè)備簡(jiǎn)便，產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)易控，純度高，處理方便，易于工業(yè)化，為納米材料的控制合成提供了新的途徑。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
?一種鎢酸汞納米材料的制備方法
本專利技術(shù)屬于高分子納米材料
，具體涉及一種鎢酸汞納米材料的制備方法。
技術(shù)介紹
鎢酸汞粉體及其晶體材料以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性、理化特性、閃爍特性和發(fā)光特性，在光學(xué)、電子、生物、涂料、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，從而引起了人們的關(guān)注。其中，最引人注目的則是它們可作為閃爍體發(fā)光材料而被廣泛用作檢測(cè)器而應(yīng)用于工廠、醫(yī)藥和科研等方面。然而，由于鎢酸汞的晶體結(jié)構(gòu)較其它二價(jià)金屬鎢酸鹽更為特殊，從而使其合成制備更加困難。迄今，僅有極少的科學(xué)家們致力于鎢酸汞粉體和晶體材料的制備及其性能研究。目前可用于制備鎢酸汞粉體及其晶體材料的方法有：高溫高壓反應(yīng)法、固態(tài)反應(yīng)法和沉淀法。然而，上述三種反應(yīng)方法不同程度都存在操作復(fù)雜、對(duì)反應(yīng)溫度要求高(600℃以上)、成本高、產(chǎn)生有毒氣體、產(chǎn)物形貌難以控制等問(wèn)題，難以規(guī)模化生產(chǎn)。至今為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有見到對(duì)鎢酸汞納米材料制備方法的研究報(bào)道。因此開發(fā)一種設(shè)計(jì)新穎、技術(shù)先進(jìn)、方便簡(jiǎn)單、成本低廉、反應(yīng)條件溫和、能規(guī)模生產(chǎn)鎢酸汞納米材料的方法具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種成本低廉、反應(yīng)條件溫和、能規(guī)模化生產(chǎn)的鎢酸汞納米材料的制備方法。本專利技術(shù)提出的鎢酸汞納米材料的制備方法，其具體步驟如下：(1)分別稱取汞鹽和鎢源，然后將其分別溶于水中配制成溶液，并分置于兩個(gè)容器中，其中汞鹽與鎢源的摩爾比為1∶1，配制的汞鹽與鎢源溶液的濃度分別為0.05～0.30摩爾/升；(2)將步驟(1)中所得的任一種溶液置于超聲反應(yīng)器中，在超聲狀態(tài)下，將步驟(1)中所得另一種溶液以0.02～20.00毫升/分鐘的速度滴入其中，超聲時(shí)間為0～6小時(shí)，靜置，離心分離，洗滌，即得到所需產(chǎn)物，該產(chǎn)物粒徑為100～2000納米。本專利技術(shù)中，所述汞鹽為HgCl2或Hg(NO3)2等。本專利技術(shù)中，所述鎢源為Na2WO4、K2WO4或H2WO4等中任一種。本專利技術(shù)中，步驟(2)中靜置時(shí)間為1～5小時(shí)。本專利技術(shù)中，步驟(2)中洗滌采用蒸餾水和無(wú)水乙醇交替清洗3～6次。本專利技術(shù)所得產(chǎn)物可以通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)或X射線粉末衍射儀(XRD)進(jìn)行表-->征。本專利技術(shù)中，XRD結(jié)果表明產(chǎn)物純凈(與JCPDS卡片一致)。紫外-可見光譜分析結(jié)果表明，產(chǎn)物的最大吸收帶同常規(guī)材料相比，出現(xiàn)較大范圍的“藍(lán)移”，表現(xiàn)出明顯的量子尺寸效應(yīng)。熒光光譜分析結(jié)果表明，一些產(chǎn)物具有光致發(fā)光性能。本專利技術(shù)中，超聲法作為一種有效的納米材料合成方法，與溶膠凝膠法、水熱法等其它濕化學(xué)方法的主要區(qū)別在于溫度。超聲法(Ultrasonic)是基于超聲波作用下的空化作用，即在反應(yīng)液中無(wú)數(shù)氣泡快速形成并迅速內(nèi)爆，由此產(chǎn)生的氣穴沖擊將產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的外界環(huán)境，幫助反應(yīng)液迅速地均勻分散、破碎。另外，該強(qiáng)大的機(jī)械力還可阻止產(chǎn)物的聚集。在反應(yīng)體系中產(chǎn)生一個(gè)中溫(100～600℃)的環(huán)境而進(jìn)行納米合成與材料制備的一種有效方法。本專利技術(shù)利用超聲體系，選擇汞鹽與鎢源在水媒介中反應(yīng)，制備HgWO4納米材料。這一反應(yīng)在常溫常壓條件下是無(wú)法進(jìn)行的，但是在超聲體系中能夠?qū)崿F(xiàn)。在該反應(yīng)體系中，可以通過(guò)控制反應(yīng)物的種類和濃度、添加順序、滴加速度和反應(yīng)時(shí)間等來(lái)調(diào)控產(chǎn)物尺寸和形貌及晶體結(jié)晶度。本專利技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1、由于本專利技術(shù)選取二次蒸餾水作為反應(yīng)媒介，因其來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，因此使本專利技術(shù)的生產(chǎn)成本十分低廉。2、由于本專利技術(shù)采用的合成反應(yīng)器為超聲反應(yīng)器，具有很強(qiáng)的空化作用、均勻分散和破碎、避免產(chǎn)物聚集等特殊功能，能誘導(dǎo)控制合成制備多種形貌的HgWO4納米材料，使本專利技術(shù)制得的產(chǎn)物具有良好而眾多的形貌，為功能材料的開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。3、由于本專利技術(shù)只需要調(diào)整反應(yīng)物的種類和濃度、添加順序、超聲狀態(tài)和反應(yīng)時(shí)間等，并在室溫下通過(guò)超聲反應(yīng)，即可合成不同形貌的HgWO4納米材料。因此具有操作方便、工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)率高達(dá)90％。4、本專利技術(shù)制備的產(chǎn)物具有良好的光、電等性能：吸收峰藍(lán)移、熒光增強(qiáng)。本專利技術(shù)原料易得，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，儀器設(shè)備簡(jiǎn)便，產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)易控，純度高，處理方便，易于工業(yè)化，為納米材料的控制合成提供了新的途徑。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的實(shí)施例1的產(chǎn)物的透射電子顯微鏡(TEM)獲得的形貌圖。圖2為本專利技術(shù)的實(shí)施例1的產(chǎn)物的X射線粉末衍射(XRD)獲得的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本專利技術(shù)的實(shí)施例1的產(chǎn)物的紫外吸收光譜圖。圖4為本專利技術(shù)的實(shí)施例1的產(chǎn)物的熒光發(fā)射光譜圖。-->具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本專利技術(shù)。實(shí)施例1(1)分別稱取0.002摩爾HgCl2和Na2WO4，然后將其分別溶解于20毫升蒸餾水中制成濃度為0.10摩爾/升的HgCl2和Na2WO4溶液，再將其分置于兩個(gè)100毫升燒杯容器中。(2)先將盛有HgCl2溶液的燒杯置于超聲反應(yīng)器中。在超聲狀態(tài)下，將步驟(1)中所制備的相同體積和濃度的Na2WO4溶液以0.04毫升/分鐘的速度緩慢滴入其中，并超聲6小時(shí)，然后靜置1小時(shí)后，離心分離，將離心分離得到的沉淀產(chǎn)物依次交替用蒸餾水和無(wú)水乙醇各清洗3～6次，即可獲得本專利技術(shù)的產(chǎn)品。將步驟(2)中所得產(chǎn)物保存于無(wú)水乙醇中，分別用透射電子顯微鏡(TEM)和X射線粉末衍射儀(XRD)對(duì)產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，從圖1中可見，TEM表明產(chǎn)物為平均直徑125納米、長(zhǎng)度約250納米的HgWO4納米梭，從圖2中可見，XRD結(jié)果表明產(chǎn)物純凈(與JCPDS卡片一致)。從圖3中可見，紫外-可見光譜分析結(jié)果表明，產(chǎn)物的最大吸收帶同常規(guī)材料相比，出現(xiàn)較大范圍的“藍(lán)移”，表現(xiàn)出明顯的量子尺寸效應(yīng)。從圖4中可見，熒光光譜分析結(jié)果表明，產(chǎn)物具有光致發(fā)光性能。實(shí)施例2分別稱取0.006摩爾HgCl2和Na2WO4，然后將其分別溶解于20毫升蒸餾水中制成濃度為0.30摩爾/升的HgCl2和Na2WO4溶液，再將其分置于兩個(gè)100毫升燒杯容器中。其他條件和步驟與實(shí)施例1完全相同，得到的產(chǎn)物為直徑約300納米、長(zhǎng)約550納米的HgWO4準(zhǔn)納米紡錘，產(chǎn)物的晶系與實(shí)施例1相同。產(chǎn)物純度高，結(jié)晶度良好。與實(shí)施例1相比，熒光峰的藍(lán)移程度較小。實(shí)施例3將步驟(2)中HgCl2溶液滴入Na2WO4溶液中，且靜置時(shí)間為4小時(shí)，其他條件和步驟與實(shí)施例1完全相同，得到的產(chǎn)物為直徑約250納米、長(zhǎng)約380納米的HgWO4準(zhǔn)納米短棒，產(chǎn)物的晶系與實(shí)施例1相同。產(chǎn)物純度高，結(jié)晶度及光學(xué)性能良好。與實(shí)施例1相比，熒光峰的藍(lán)移程度較小。實(shí)施例4以K2WO4代替Na2WO4，其他條件和步驟與實(shí)施例1完全相同，得到的產(chǎn)物為直徑約200納米、長(zhǎng)度約350納米的HgWO4準(zhǔn)納米橢圓，產(chǎn)物的晶系與實(shí)施例1相同。產(chǎn)物純度高，結(jié)晶度及光學(xué)性能基本與實(shí)施例1相似。實(shí)施例5-->將HgCl2改為Hg(NO3)2，且步驟(2)中滴加速度改為15.00毫升/分鐘，其他條件和步驟與實(shí)施例1完全相同，得到的產(chǎn)物為直徑約350納米、長(zhǎng)約500納米的紡錘狀HgWO4，產(chǎn)物的晶系與實(shí)施例1相同。產(chǎn)物純度高，結(jié)晶度及光學(xué)性能良好。與實(shí)施例1相比，其熒光峰位置相對(duì)于常規(guī)材料未出現(xiàn)明顯的藍(lán)移。實(shí)施例6將Na2WO4改為H2WO4，且步驟(2)中滴加速度改為0.02毫升/分鐘，超聲時(shí)間改為5小時(shí)，靜置時(shí)間改為5小時(shí)，其他條件和步驟與實(shí)施例1完全相同，得本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鎢酸汞納米材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（１）分別稱取汞鹽和鎢源，然后將其分別溶于水中配制成溶液，并分置于兩個(gè)容器中，其中汞鹽與鎢源的摩爾比為１∶１，配制的汞鹽與鎢源溶液的濃度分別為０．０５～０．３０摩爾／升； （２）將步驟（１）中所得的任一種溶液置于超聲反應(yīng)器中，在超聲狀態(tài)下，將步驟（１）中所得另一種溶液以０．０２～２０．００毫升／分鐘的速度滴入其中，超聲時(shí)間為０～６小時(shí)，靜置，離心分離，洗滌，即得到所需產(chǎn)物，該產(chǎn)物粒徑為１００～２０００納米。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種鎢酸汞納米材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：(1)分別稱取汞鹽和鎢源，然后將其分別溶于水中配制成溶液，并分置于兩個(gè)容器中，其中汞鹽與鎢源的摩爾比為1∶1，配制的汞鹽與鎢源溶液的濃度分別為0.05～0.30摩爾/升；(2)將步驟(1)中所得的任一種溶液置于超聲反應(yīng)器中，在超聲狀態(tài)下，將步驟(1)中所得另一種溶液以0.02～20.00毫升/分鐘的速度滴入其中，超聲時(shí)間為0～6小時(shí)，靜置，離心分離，洗滌，即得到所需產(chǎn)物，該產(chǎn)物粒徑為100～2000納米。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢酸汞納米材料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳慶生，賈潤(rùn)萍，丁亞平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：31[中國(guó)|上海]