一種鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鉬媽酸祕鈉納米材料的制備方法，屬于納米新材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 鉬酸鹽化合物以其具有發(fā)光效率高、化學穩(wěn)定性好、抗福射和抗強光損傷能力大 等優(yōu)秀特性，在發(fā)光材料，閃爍晶體等方面都有著廣泛的應用前景。隨著激光應用領域對器 件的小型化、微片化、高效化的要求以及半導體激光器的發(fā)展，鉬酸鹽類激光晶體已成為一 個熱點研究對象。鉬酸鹽作為激光晶體具有大的吸收、發(fā)射截面和自雙折射可調諧等特點， 但鉬酸鹽自身具有熱效應等缺點，研究發(fā)現(xiàn)利用陰離子摻雜導致的結構的無序性可以使該 類晶體的吸收光譜非均勻加寬，從而改善熱性能，另外這種無序性還有利于稀土離子的高 濃度摻雜。因此，利用鎢酸根離子取代部分鉬酸根離子合成混酸鹽是改善鉬酸鹽晶體性能 的發(fā)展方向之一。由于金屬鉍離子(Bi 3+)和稀土元素離子(RE3+)半徑和化學性質接近，易于 實現(xiàn)稀土離子的摻雜，因此制備鉬鎢酸鉍鈉復合鹽可獲得高穩(wěn)定性的發(fā)光材料和激光基質 材料。
[0003] 目前，鉬酸鉍鈉和鎢酸鉍鈉材料大多采用固相熔體法，低溫燃燒法，溶膠-凝膠法， 噴霧熱分解法，冷凍干燥法，水熱法制備，其中水熱法制備溫度低，能耗低。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供一種采用溶劑熱法結合水熱法制備鉬鎢酸鉍鈉 (NaBi (MoxWi-x〇4)2，x = 0.1-0.9)納米材料，所制備出的納米材料具有高發(fā)光效率，可用于高性能激光基質材料和 核分析儀器用閃爍體材料。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備 方法，其特征在于包括有以下步驟：
[0006] S1在異丙醇溶劑中，硝酸鉍和甘油混合液溶劑熱反應制得甘油鉍；
[0007] S2將甘油鉍均勻分散在鉬酸鈉和鎢酸鈉混合水溶液中，水熱反應得到納米鉬鎢酸 鉍鈉。
[0008] 按上述方案，鉬鎢酸鉍鈉分子式為NaBi (MoxWi-x〇4)2，其中，x = 0.1-0.9。
[0009] 按上述方案，步驟S1所述溶劑熱反應制得甘油鉍中，硝酸鉍摩爾份數(shù)為1，甘油摩 爾份數(shù)1.5-3,兩者一起溶于摩爾份數(shù)100-500的異丙醇中，攪拌均勻，在高壓釜內150-200 °C溶劑熱反應1-24小時，然后自然冷卻至室溫，過濾分離出甘油鉍（（Bi 2(0CH2CH0HCH20)3)) 固體粉末，80-100°C烘干備用。
[0010] 按上述方案，步驟S2所述水熱反應制得納米鉬鎢酸鉍鈉中，鉬酸鈉(NaMo〇4 · 2H2〇) 與鎢酸鈉(Na2W〇4 · 2H2O)總摩爾份數(shù)為4份，其中鉬酸鈉與鎢酸鈉的摩爾占比在0.1-0.9，水 溶液濃度以鈉離子計為0.2-2摩爾/升，再加入摩爾份數(shù)為1份的甘油鉍，強力攪拌使甘油 鉍分散均勻，然后用硝酸調節(jié)pH值到0-2之間，在高壓釜內水熱條件下反應，然后自然冷卻 至室溫，過濾并多次用去離子水洗滌產物，在80-150°C烘干，得到的鉬鎢酸鉍鈉納米粉末。
[0011]按上述方案，所述的水熱反應溫度160-200°C，水熱反應時間1-24小時，
[0012]按上述方案，納米鉬鎢酸鉍鈉的晶粒平均尺寸為20-50nm。
[0013]本發(fā)明的反應機理。
[0014] (1)第一步溶劑熱合成甘油鉍配合物
[0016] (2)第二步水熱合成鉬鎢酸鉍鈉
[0018] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的主要優(yōu)點:本發(fā)明制備的鉬鎢酸鉍鈉是鉬酸鹽和鎢酸鹽 晶格替代納米晶，克服了鉬酸鹽熱效應導致激光衰減的缺點，同時制備工藝設備簡單，制備 工藝溫度低，能耗小。本發(fā)明所得產品鉬酸鉍鈉 (NaBi (Mol-x〇4) 2，X = 0.1 -0.9)的晶粒尺寸 在20-50nm，具有燒結溫度低的優(yōu)點，可以用作制備稀土摻雜激光基質材料，也可用作發(fā)光 材料。
【具體實施方式】
[0019] 為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合實施例對本發(fā)明作 進一步詳細描述，但實施例不構成對本發(fā)明的限制。
[0020] 實施例1:
[0021 ] 1)取1 Ommo 1硝酸祕，30mmo 1甘油溶于5mo 1 (約382ml)的異丙醇中，攪拌均勾得到澄 清液，將此溶液轉移到容積為500ml的高壓釜中，升溫至160°C并保溫6小時。停止加熱后待 反應釜冷卻至室溫，過濾并用異丙醇洗滌濾餅3次，濾餅在80°C干燥12小時，得到甘油鉍粉 體；
[0022] 2)取8mmol鉬酸鈉(Na2Mo〇4 · 2H20)和8mmol鎢酸鈉(Na2W〇4 · 2H20)溶于 100ml(鈉離 子總濃度〇.32mol/L)去離子水中，再將4mmol甘油鉍加入到上述去離子水溶液中，強力攪拌 是甘油鉍分散均勻，用硝酸調節(jié)pH值到0-1之間。再將混合液轉移至容積為150ml的高壓釜 中，升溫180°C并保溫12小時。停止加熱后待反應釜冷卻至室溫，過濾并用去離子水洗滌3 次，濾餅在120°C干燥12小時，得到目標產物鉬鎢酸鉍鈉 (NaBi (Moo.5Wo.5〇4)2)納米粉體，納米 晶粒平均粒徑30nm。
[0023] 實施例2:
[0024] 1)取10mo 1硝酸祕，15mo 1甘油溶于1 OOOrno 1 (76.4L)的異丙醇中，攪拌均勾得到澄 清液，將此溶液轉移到容積為1001的高壓釜中，升溫至160°C并保溫12小時。停止加熱后待 反應釜冷卻至室溫，過濾并用異丙醇洗滌濾餅3次，濾餅在80°C干燥12小時，得到甘油鉍粉 體；
[0025] 2)取6mol鉬酸鈉(Na2Mo〇4 · 2H20)和4mol鎢酸鈉(Na2W〇4 · 2H20)溶于101(鈉離子總 濃度0.2mol/L)去離子水中，再將2.5mol甘油鉍加入到上述去離子水溶液中，強力攪拌是甘 油鉍分散均勻，用硝酸調節(jié)pH值到1-2之間，再將混合液轉移至容積為15L的高壓釜中，升溫 180°C并保溫24小時。停止加熱后待反應釜冷卻至室溫，過濾并用去離子水洗滌濾餅3次，濾 餅在120°C干燥12小時，得到目標產物鉬鎢酸鉍鈉(NaBi(M〇Q.6WQ.4〇4)2)納米粉體，納米晶粒 平均粒徑35nm。
[0026] 實施例3:
[0027] 1)取lOOmmol硝酸祕，200mmol甘油溶于32.7111〇1(2.51)的異丙醇中，攪拌均勾得到 澄清液，將此溶液轉移到容積為41的高壓釜中，升溫至160°C并保溫3小時。停止加熱后待反 應釜冷卻至室溫，過濾并用異丙醇洗滌濾餅 3次，濾餅在80°C干燥12小時，得到甘油鉍粉體；
[0028] 2)取90mmol鉬酸鈉(Na2Mo〇4 · 2H20)和lOmol鎢酸鈉(Na2W〇4 · 2H20)溶于700ml去離 子水中，再將25mmol甘油鉍加入到上述去離子水溶液中，強力攪拌是甘油鉍分散均勻，用硝 酸調節(jié)pH值到0-1之間，再將混合液轉移至容積為1000ml的高壓釜中，升溫180°C并保溫4小 時。停止加熱后待反應釜冷卻至室溫，過濾并用去離子水洗滌濾餅3次，濾餅在120°C干燥12 小時，得到目標產物鉬鎢酸鉍鈉 (NaBi (Moo.9W〇. !〇4)2)納米粉體，納米晶粒平均粒徑25nm。
[0029] 實施例4:
[0030] 1)取lOOmmol硝酸祕，200mmol甘油溶于32.7111〇1(2.51)的異丙醇中，攪拌均勾得到 澄清液，將此溶液轉移到容積為41的高壓釜中，升溫至180°C并保溫3小時。停止加熱后待 反應釜冷卻至室溫，過濾并用異丙醇洗滌濾餅3次，濾餅在80°C干燥12小時，得到甘油鉍粉 體；
[0031 ] 2)取lOmmol鉬酸鈉 (Na2Mo〇4 · 2H20)和90mol鎢酸鈉 (Na2W〇4 · 2H20)溶于800ml去離 子水中，再將25mmol甘油鉍加入到上述去離子水溶液中，強力攪拌是甘油鉍分散均勻，用硝 酸調節(jié)pH值到0-1之間，再將混合液轉移至容積為1000ml的高壓釜中，升溫200°C并保溫24 小時。停止加熱后待反應釜冷卻至室溫，過濾并用去離子水洗滌濾餅3次，濾餅在120°C干燥 12小時，得到目標產物鉬鎢酸鉍鈉 (NaBi (Moo. iWo.9〇4)2)納米粉體，納米晶粒平均粒徑40nm。
【主權項】
1. 一種鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟： S1在異丙醇溶劑中，硝酸鉍和甘油混合液溶劑熱反應制得甘油鉍； S2將甘油鉍均勻分散在鉬酸鈉和鎢酸鈉混合水溶液中，水熱反應得到納米鉬鎢酸鉍 鈉。2. 根據(jù)權利要求1所述的鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于鉬鎢酸鉍鈉分 子式為NaBi(MoxWi-x〇4 )2,其中，χ= 0·1-0·9。3. 根據(jù)權利要求1所述的鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于，步驟S1所述溶 劑熱反應制得甘油鉍中，硝酸鉍摩爾份數(shù)為1，甘油摩爾份數(shù)1.5-3,兩者一起溶于摩爾份數(shù) 100-500的異丙醇中，攪拌均勻，在高壓釜內150-200°C溶劑熱反應1-24小時，然后自然冷卻 至室溫，過濾分離出甘油鉍固體粉末，80-100°C烘干備用。4. 根據(jù)權利要求1所述的鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于，步驟S2所述水 熱反應制得納米鉬鎢酸鉍鈉中，鉬酸鈉與鎢酸鈉總摩爾份數(shù)為4份，其中鉬酸鈉與鎢酸鈉的 摩爾占比在0.1-0.9，水溶液濃度以鈉離子計為0.2-2摩爾/升，再加入摩爾份數(shù)為1份的甘 油鉍，強力攪拌使甘油鉍分散均勻，然后用硝酸調節(jié)pH值到0-2之間，在高壓釜內水熱條件 下反應，然后自然冷卻至室溫，過濾并多次用去離子水洗滌產物，在80-150°C烘干，得到的 鉬鎢酸鉍鈉納米粉末。5. 根據(jù)權利要求4所述的鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于，所述的水熱反 應溫度160-200°C，水熱反應時間1-24小時。6. 根據(jù)權利要求1所述的鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，其特征在于，納米鉬鎢酸鉍 鈉的晶粒平均尺寸為20-50nm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉬鎢酸鉍鈉納米材料的制備方法，屬于納米新材料技術領域，包括有以下步驟：S1在異丙醇溶劑中，硝酸鉍和甘油混合液溶劑熱反應制得甘油鉍；S2將甘油鉍均勻分散在鉬酸鈉和鎢酸鈉混合水溶液中，水熱反應得到納米鉬鎢酸鉍鈉。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的主要優(yōu)點：本發(fā)明制備的鉬鎢酸鉍鈉是鉬酸鹽和鎢酸鹽晶格替代納米晶，克服了鉬酸鹽熱效應導致激光衰減的缺點，同時制備工藝設備簡單，制備工藝溫度低，能耗小。本發(fā)明所得產品鉬酸鉍鈉(NaBi(MoxW1-xO4)2，x＝0.1-0.9)的晶粒尺寸在20-50nm，具有燒結溫度低的優(yōu)點，可以用作制備稀土摻雜激光基質材料，也可用作發(fā)光材料。
【IPC分類】B82Y40/00, C01G41/00
【公開號】CN105481017
【申請?zhí)枴緾N201610044992
【發(fā)明人】付萍, 王子穎, 陳鎮(zhèn)
【申請人】武漢工程大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月22日