一种REVO4的自牺牲模板制备方法技术

本发明专利技术提供一种REVO4的自牺牲模板制备方法，丰富现有REVO4的制备方法，丰富该种钒酸盐微观形貌。该化合物化学式为RE2(OH)4SO4·nH2O，与其他模板相比，该模板中RE

A Self-sacrificing Template Preparation Method for REVO4

The invention provides a self-sacrificing template preparation method of REVO4, enriches the existing preparation method of REVO4 and enriches the micro-morphology of the vanadate. The chemical formula of the compound is RE2(OH)4SO4.nH2O. Compared with other templates, the RE in the template is better than that in other templates.

【技术实现步骤摘要】
一种REVO4的自牺牲模板制备方法
本专利技术属于材料科学
，涉及一种REVO4的自牺牲模板制备方法。
技术介绍
稀土钒酸盐是一类很重要材料，它不仅具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时具有优异的磁性和荧光性能，而且还表现出良好的晶体结构和物理性能。稀土钒酸盐可以用于偏光器、激光主材料、太阳能电池以及荧光粉等。稀土钒酸盐发光材料由于VO43-对稀土离子的有效敏化作用和特殊的自激活发光性质使得它具有发光强、纯度高、吸光能力强等特点。稀土钒酸盐发光材料可应用于等离子体显示器(PDP)、场发射显示器(FED)及生物成像等领域。通常情况下，稀土钒酸盐大多以四方锆石结构(ZrSiO4)稳定存在。随着镧系元素离子半径的增加，稀土钒酸盐的稳定结构由四方相(t-REVO4)变为单斜相结构(m-REVO4)，如LaVO4及CeVO4。室温下LaVO4的稳定结构为单斜独居石型结构(CePO4)。由于晶体结构不同，单斜结构m-LaVO4与四方结构t-LaVO4的性能也存在很大区别，t-LaVO4是一种优异的发光基质材料，可用于激光器、荧光材料、太阳能电池等领域。m-LaVO4不适合作为发光基质材料，但单斜结构晶体对称性低，使得晶体的吸收光谱展宽，适合泵浦，其各向异性的结构在光学上有其独特的性能。目前合成m-LaVO4与t-LaVO4的方法主要有传统固相法、水热法/溶剂热法、沉淀法和微乳液法以及溶胶凝胶法等。固相法有易于工业化生产及产量高等优点，但存在煅烧温度高、不易对产物形貌进行精细调控等缺点，并且t-LaVO4属于亚稳态结构，常规的固相反应法难以制备出该结构，从而阻碍了t-LaVO4的应用和发展。水热法具有实验操作简单，产物颗粒尺寸、易于形貌调控等优点，但往往需要对水热产物进行煅烧才可获得产物，形貌调控过程中也往往需要添加各种表面活性剂或环境有害的有机物。因此，寻求操作简单、条件温和的方法制备REVO4材料仍特别引人关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对REVO4合成中存在的问题，并结合超薄层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O，提供一种以层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O为自牺牲模板的制备方法。目的是丰富现有REVO4的制备方法，丰富该种钼酸盐微观形貌。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种REVO4的自牺牲模板制备方法，包括以下步骤：(一)纳米片层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O的制备(1)将六水稀土硝酸盐(RE(NO3)3·6H2O)在去离子水中混合均匀，配制成RE3+浓度为0.03～0.20mol/L的稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液；所述的RE为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb和Dy中的一种。(2)将硫酸铵颗粒((NH4)2SO4)溶解在步骤(1)得到的稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液中，形成混合液；所述的硫酸铵颗粒((NH4)2SO4)与稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液的加入量按摩尔比为SO42-：RE3+＝0.5～10；(3)向硝酸溶液中加入氨水，调节溶液pH至7～10，并持续搅拌10～30min，得到均匀悬浊液；将均匀悬浊液进行反应，获得产物；反应温度为4～120℃，反应时间为12～72h；所述的步骤(3)中当RE＝Ce时，滴入氨水时为在氩气气氛保护下滴入以防止Ce3+氧化为Ce4+；所述的步骤(3)中的调节溶液pH，当RE＝La、Ce、Pr、Nd或Sm时pH为8.5～10，当RE＝Eu、Gd、Tb或Dy时pH为7～8。所述的步骤(3)中的反应温度，当RE＝La、Ce、Pr、Nd或Sm时反应温度为4～120℃，当RE＝Eu、Gd、Tb或Dy时反应温度为50～120℃。(二)纳米片层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O的清洗步骤(一)反应结束后进行离心分离，使用去离子水水洗三次，后向离心产物中加入60ml蒸馏水，使其分散均匀，去除反应(一)中未反应的NH4+及NO3-杂质离子。使用超声波清洗器震荡20min获得分散均匀的层状化合物纳米片悬浊液。(三)以层状化合物纳米片为自牺牲模板制备REVO4(1)将偏钒酸铵NH4VO3颗粒溶于RE2(OH)4SO4·2H2O模板中，混合均匀，使NH4VO3颗粒完全溶于模板悬浊液中，加入NH4VO3颗粒后模板悬浊液的pH值将有所上升。待pH稳定后使用稀硝酸或稀氨水调节混合均匀的模板悬浊液的pH值。在密封条件下进行反应，获得反应产物；其中，所述的添加量按摩尔比为VO3-：RE3+＝3～100；反应温度为100～220℃，反应时间为6～72h；(2)将反应产物冷却至室温，离心分离后，干燥得到REVO4；所述的干燥温度为40～60℃，干燥时间为12～24h，REVO4为固体粉末状态。所述的步骤(1)中的使用稀硝酸或烯氨水调节混合均匀的悬浊液的pH值，当制备t-LaVO4/t-GdVO4时使用稀硝酸将悬浊液pH值调节至4-6，当制备m-LaVO4时用稀氨水将悬浊液pH调节至10.5-12。所述的步骤(1)中，反应在反应釜中进行。所述的步骤(2)中，冷却产物的离心清洗过程为：先用蒸馏水离心清洗，再用无水乙醇离心清洗，其中，蒸馏水离心清洗次数为3次，无水乙醇离心清洗次数为1次。本专利技术使用了一种新型层状化合物作为自牺牲模板，该化合物化学式为RE2(OH)4SO4·nH2O，与其他模板相比，该模板中RE3+:OH-＝1：2，而其他模板例如同为层状化合物的RE2(OH)5NO3·nH2O中RE3+:OH-＝2：5，而RE(OH)3中RE3+:OH-为1：3，均高于本专利技术。在溶液反应过程中，OH-与VO43-为竞争配位关系，较高的RE3+:OH-比例，使VO43-更容易与RE3+配位从而更容易形成目标产物，因此更有利于REVO4的形成。以层状化合物为模板，层状化合物独有的片状形貌，能最大程度的暴露层状化合物含稀土的主层板，有利于反应进行。本专利技术通过简单调节反应体系pH既可获得四方相LaVO4也可以获得单斜相LaVO4。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的t-LaVO4的XRD图谱；图2是本专利技术实施例2制备的t-LaVO4的XRD图谱；图3是本专利技术实施例3制备的m-LaVO4的XRD图谱；图4是本专利技术实施例4制备的m-LaVO4的XRD图谱；图5是本专利技术实施例4制备的t-GdVO4的XRD图谱；图6是本专利技术实施例5制备的t-GdVO4的XRD图谱。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术实例中所采用的化学试剂均为分析纯级产品；本专利技术实施例采用日本Rigaku公司的RINT2200V/PC型X-射线衍射仪进行XRD分析；采用日本Hitachi公司的S-5000型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观测样品形貌；水热反应釜内胆材质为聚四氟乙烯、规格100ml，钢套材质为不锈钢，烘箱为电子控温烘箱、温差小于1℃；以下为本专利技术优选实施例。实施例1一种t-LaVO4(四方相)的自牺牲模板制备方法，包括以下步骤：(一)纳米片层状化合物La2(OH)4SO4·2H2O的制备：(1)将六水硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)在去离子水中混合均匀，配制成La3+浓度为0.03mol/L的硝酸镧(La(NO3)3)溶液；(2)将硫酸铵颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种REVO4的自牺牲模板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)纳米片层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O的制备(1)将六水稀土硝酸盐(RE(NO3)3·6H2O)在去离子水中混合均匀，配制成RE

【技术特征摘要】
1.一种REVO4的自牺牲模板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)纳米片层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O的制备(1)将六水稀土硝酸盐(RE(NO3)3·6H2O)在去离子水中混合均匀，配制成RE3+浓度为0.03～0.20mol/L的稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液；所述的RE为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy中的一种；(2)将硫酸铵颗粒((NH4)2SO4)溶解在步骤(1)得到的稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液中，形成混合液；所述的硫酸铵颗粒((NH4)2SO4)与稀土硝酸盐(RE(NO3)3)溶液的加入量按摩尔比为SO42-：RE3+＝0.5～10；(3)向硝酸溶液中加入氨水，调节溶液pH至7～10，并持续搅拌10～30min，得到均匀悬浊液；将均匀悬浊液进行反应，获得产物；反应温度为4～120℃，反应时间为12～72h；所述的步骤(3)中当RE＝Ce时，滴入氨水时为在氩气气氛保护下滴入以防止Ce3+氧化为Ce4+；所述的步骤(3)中的调节溶液pH，当RE＝La、Ce、Pr、Nd或Sm时pH为8.5～10，当RE＝Eu、Gd、Tb或Dy时pH为7～8；所述的步骤(3)中的反应温度，当RE＝La、Ce、Pr、Nd或Sm时反应温度为4～120℃，当RE＝Eu、Gd、Tb或Dy时反应温度为50～120℃；(二)纳米片层状化合物RE2(OH)4SO4·2H2O的清洗步骤(一)反应结束后进行离心分离，使用去离子水水洗三次，后向离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪娇，胡志鹏，张蓉瑜，常龙娇，姚传刚，郑会玲，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21