一种钨酸铯纳米粒子的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种钨酸铯纳米粒子的合成方法，包括将羰基钨和氧化剂溶解于有机溶剂中并混合均匀得到混合溶液，在保护气体的保护下将混合溶液加热至150℃～180℃，后加入油酸铯的十八碳烯溶液，后升温至250℃～300℃反应0.5～48小时，得到的反应液经降温和后处理得到钨酸铯纳米粒子。本发明专利技术制备获得的纳米粒子在800nm～1500nm的近红外波段具有较强的吸收能力，而在400nm～800nm的可见光波段吸收较弱。

【技术实现步骤摘要】
一种钨酸铯纳米粒子的合成方法
本专利技术属于无机金属氧化物的制备领域，具体涉及一种钨酸铯纳米粒子的合成方法。
技术介绍
钨青铜是一类间隙掺杂的钨的氧化物，此类氧化物一般以通式MxWO3的形式来表达，其中M+可以是锂、钠、钾、铯、铷等金属离子。钨青铜材料的特点是在可见光区域透过率很高，而在近红外光区域具有很强的吸收能力。钨青铜这种对近红外光选择性吸收的性质，使其在近红外光屏蔽薄膜、电致变色智能薄膜等建筑节能领域具有广泛的应用前景。目前，钨青铜类化合物材料的合成方法主要包括湿法化学合成法、溶剂热合成法和热还原合成法。其中，湿法化学合成法主要是将原料在还原性溶剂中反应数天后以得到还原产物，这种方法得到的钨青铜材料的粒径较大，一般为微米级别，且粒径范围分布较广，因此在薄膜材料中的分散性较差，严重的影响了薄膜的光学性能。溶剂热合成法主要是利用六氯化钨和氢氧化铯在乙醇和乙酸的体系中进行高温高压反应，晶化24小时后可以得到目标粉体。但是这种方法对反应容器耐压能力要求较高，而且酸性的反应媒介对反应容器腐蚀较严重。热还原合成法一般是将金属钨酸盐、氧化钨在惰性气体保护或真空条件下进行高温反应，反应温度一般为1000℃，耗能极大。如前所述，目前，纳米钨酸铯还存在目标产物粒径不均一、粉体分散性较差、合成过程对反应设备要求较高和合成能耗较大等缺点，严重的制约了纳米钨酸铯隔热材料在建筑节能等领域的应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术所提供了一种反应温度低、目标产物粒径均一、粒径可控，且可直接分散的钨酸铯纳米粒子的制备方法。本专利技术提供的酸铯纳米粒子的制备方法具体步骤包括：将羰基钨和氧化剂溶解于有机溶剂中并混合均匀得到混合溶液，在保护气体的保护下将混合溶液加热至150℃～180℃，加入油酸铯的十八碳烯溶液，后升温至250℃～300℃反应0.5～48小时，得到的反应液经降温和后处理得到钨酸铯纳米粒子。作为上述方法一种更好的选择，所述油酸铯的十八碳烯溶液在混合溶液变为无色时加入。作为上述方法一种更好的选择，所述降温过程为将反应液所在容器至于冰水混合物中冷却到室温。所述的室温为20～30摄氏度。在降温过程中，反应体系内进行的反应被淬灭。作为上述方法一种更好的选择，所述后处理为将降温后的反应液经离心、洗涤，得到钨酸铯纳米粒子。作为上述方法一种更好的选择，所述羰基钨和氧化剂的质量比为3.53∶6.65。本领域技术人员可以根据需要调节加入的氧化剂比例。作为上述技术方案的一个较好的选择，制备所述钨酸铯纳米粒子的原料中钨和铯的原子摩尔比为1:0.32。本领域技术人员可以根据需要调节钨和铯比例以制备获得不同的产品，如钨和铯的比例可以选择1∶0.2-0.4，更优选1∶0.25-0.35。。作为上述方法一种更好的选择，所述氧化剂为Me3NO·2H2O。作为上述方法一种更好的选择，所述有机溶剂为油胺。作为上述方法一种更好的选择，所述保护气体为惰性气体。作为上述方法一种更好的选择，所述反应时间为2～5h。作为上述方法一种更好的选择，所述反应时间为5～8h。本领域技术人员可以根据需要合适的反应时间，在减少羰基钨的浓度后，相应的成核时间也会变长。作为上述方法一种更好的选择，所述反应温度为250～265摄氏度。作为上述方法一种更好的选择，所述反应温度为265～280摄氏度。作为上述方法一种更好的选择，所述反应温度为280～300摄氏度。本领域技术人员可以根据需要合适的反应温度，在增加反应温度后，相应的产品粒径也会相应的有所增加。作为上述方法一种更好的选择，所述混合溶液中羰基钨的浓度为0.01～0.03g/mL。较小的浓度可以用于制备粒径较小的钨酸铯纳米粒子。在本专利技术的实施例内，此浓度范围的混合溶液可以制备获得粒径为4～12nm的钨酸铯粒子。作为上述方法一种更好的选择，所述混合溶液中羰基钨的浓度为0.03～0.05g/mL。较小的浓度可以用于制备粒径较小的钨酸铯纳米粒子。在本专利技术的实施例内，此浓度范围的混合溶液可以制备获得粒径为12～20nm的钨酸铯粒子。作为上述方法一种更好的选择，所述混合溶液中羰基钨的浓度为0.05～0.08g/mL。较大的浓度可以用于制备粒径较大的钨酸铯纳米粒子。在本专利技术的实施例内，此浓度范围的混合溶液可以制备获得粒径为18～30nm的钨酸铯粒子。在本专利技术的一个实施例内，钨酸铯纳米粒子按照如下的方法制备：将0.01～2g羰基钨、0.15～3.8gMe3NO·2H2O氧化剂溶解于2mL～60mL有机溶剂中，混合均匀，在惰性气体的保护下首先将上述溶液加热至150℃～180℃，当溶液颜色变为无色时，快速加入油酸铯的十八碳烯热溶液(溶液温度高于100℃)，随后继续加热至250℃～300℃反应0.5～48小时，反应结束后将溶液快速冷却至室温，将产物离心、洗涤，即可得到钨酸铯纳米粒子。作为上述技术方案的一个较好的选择，使用的有机溶剂为油胺。本专利技术使用的氧化剂为Me3NO·2H2O。本专利技术通过使用溶剂热法，选择了高沸点的溶剂作为反应媒介，以羰基钨和油酸铯为原料，在氧化剂存在的条件下合成钨酸铯纳米粒子。使用本专利技术的方法，钨酸铯纳米粒子的粒径可通过控制反应条件(如改变原料在油胺溶剂中的浓度、改变反应温度等)在5nm至25nm之间进行调控，且尺寸较均一。同时，油胺既作为反应溶剂也作为表面活性剂，吸附在纳米粒子的表面，这种油胺包覆的纳米粒子可以直接分散在非极性溶剂当中(如环己烷、正己烷、甲苯、二氯甲烷等)。同时，该反应无需高温高压条件，反应温度较低，反应条件较温和。利用这种方法所制备的纳米粒子在近红外波段800nm～1500nm之间具有很强的吸收强度，同时在可见光波段400nm～800nm吸收较弱，这种光学特性可使其广泛的应用于建筑节能薄膜、电致变色、生物光热治疗等领域当中。附图说明图1是实施例1中所制备的钨酸铯纳米粒子的XRD图谱；图2是实施例1中所制备的钨酸铯纳米粒子的透射电镜照片；图3是实施例1中所制备的纳米粒子的吸收光谱；图4是实施例2中所制备的钨酸铯纳米粒子的XRD图谱；图5是实施例2中所制备的钨酸铯纳米粒子的透射电镜照片；图6是实施例2中所制备的纳米粒子的吸收光谱。具体实施方式如下为本专利技术的实施例，其仅用做对本专利技术的解释而并非限制。如下实施例中所使用的油酸铯通过如下方法来进行合成：将0.407gCs2CO3和1.25mL油酸加入到盛有20mL十八碳烯的四颈圆底烧瓶中，在150℃～200℃且惰性气体保护的条件下加热反应0.5～2小时，得到无色透明的溶液。由于降温至室温后，油酸铯会从十八碳烯溶剂中析出，因此，在如下的实施例中，油酸铯的十八碳烯溶液在使用之前，需将其加热至100℃使油酸铯完全溶解。实施例1(1)向50mL的四颈圆底烧瓶中加入0.352g羰基钨、0.665g氧化剂和4mL油胺；(2)在惰性气体保护的条件下将(1)中的溶液先加热至180℃，在加热过程中溶液先变为黄色，随后变为绿色，当温度达到180℃时溶液变为无色；(3)此时，利用注射器迅速向圆底烧瓶中注入所制备的油酸铵十八碳烯溶液2.8mL，并继续加热至250℃；(4)反应3小时后，将反应溶液所在容器置于冰水混合物中迅速降温至室温，淬灭反应，并得到深蓝色的溶液。(5)向上述溶液中加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨酸铯纳米粒子的合成方法，包括：将羰基钨和氧化剂溶解于有机溶剂中并混合均匀得到混合溶液，在保护气体的保护下将混合溶液加热至150℃～180℃，后加入油酸铯的十八碳烯溶液，后升温至250℃～300℃反应0.5～48小时，得到的反应液经降温和后处理得到钨酸铯纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种钨酸铯纳米粒子的合成方法，包括：将羰基钨和氧化剂溶解于有机溶剂中并混合均匀得到混合溶液，在保护气体的保护下将混合溶液加热至150℃～180℃，后加入油酸铯的十八碳烯溶液，后升温至250℃～300℃反应0.5～48小时，得到的反应液经降温和后处理得到钨酸铯纳米粒子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述降温过程为将反应液冷却到室温。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述后处理为将降温后的反应液经离心、洗涤，得到钨酸铯纳米粒子。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，梁霄，陈梅，张兰英，李辰悦，张翠红，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11