專利名稱：一種棒狀鎢酸錳微晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎢酸錳微晶的制備方法，特別涉及一種棒狀鎢酸錳微晶的制備方法。
背景技術(shù)：
鎢酸錳(MnWO4)晶體具有鎢錳鐵礦結(jié)構(gòu)，屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料，因其具有特殊的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，已在光致發(fā)光、光纖、閃爍體、濕度傳感器、磁性材料和鐵電材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)帶隙寬度為3. 9eV的ZnWO4粉體具有良好的光催化性能。而MnWO4粉體的帶隙寬度約為2. 8eV,其不僅在紫外區(qū)具有很強(qiáng)的吸收，而且在可見(jiàn)光區(qū)也具有一定的吸收，可以加強(qiáng)對(duì)可見(jiàn)光的吸收，進(jìn)而高效地利用可見(jiàn)光，因此MnWO4粉體 被認(rèn)為是鎢酸鹽中一類優(yōu)秀的光催化劑，說(shuō)明其在光催化降解污水領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。目前制備MnWO4晶體的方法主要有水熱法[ZHANG Lei，LU Canzhong,WANGYuansheng, et al. Hydrothermal synthesis and characterization ofMnff04nanoplates and their ionic conductivity[J]. Mater Chem Phys,2007,103(2-3)433-436·]、溶劑熱法[CHEN Shujian, CHEN Xuetai, XUE Ziling, et al. Morphologycontrol of Mnff04nanocrystals by a solvothermal route[J]. J Mater Chem,2003,13 :1132-1135.]、沉淀法[H E H Y，H UANG J F, CAO L Y, et al. Photodegradationof methyl orange aqueous on Mnff04powder under different light resourcesand initial pH[J] · Desalination, 2010, 252 :66-70.]以及循環(huán)微波輔助噴霧合成法[TH0NGTEM Somchai, WANNAP0P Surangkana, PHURUANGRAT Anukorn, et al. Cyclicmicrowave-assisted spray synthesis of nanostructured MnffO4 [J]. Mater Lett,2009,63 :833-836.]等。然而，上述幾種方法具有一定的局限性，如水熱/溶劑熱法通常反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)效率低以及需要加入有機(jī)溶劑等，沉淀法通常不僅需要較高的熱處理溫度，而且煅燒后的晶粒尺寸難以控制等，循環(huán)微波輔助噴霧合成法通常需要對(duì)基片進(jìn)行預(yù)處理和嚴(yán)格的控制工藝條件等，因此，在較低的溫度和較短的時(shí)間內(nèi)高效地制備出粒徑可控的MnWO4微晶的合成工藝顯得尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用簡(jiǎn)單的微波水熱合成工藝，制備直徑為10 30nm,長(zhǎng)度為30 200nm的棒狀鶴酸猛微晶的制備方法。該方法反應(yīng)溫度低、周期短，大大降低了能耗，節(jié)約了成本，并且操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)MnWO4微晶。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是I)將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為0. 2 0. 8mol/L的透明溶液A ；2)將分析純的鎢酸銨((NH4) 2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O. 2 O. 8mol/L的透明溶液B ；3)以溶液A與溶液B按I : 2 2 I的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ；4)用 NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為8. O 11. O得到沉淀溶液D ；5)將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60 70%;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在120 260°C，反應(yīng)10 120min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在50 80°C干燥得棒狀鎢酸錳微晶。所述的NaOH溶液的濃度為lmol/L。所述的溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀采用MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀。所述的干燥采用電熱鼓風(fēng)干燥箱。本發(fā)明可以簡(jiǎn)單、快速地制備出直徑為l(T30nm，長(zhǎng)度為3(T200nm，具有棒狀形貌
的鎢酸錳微晶。本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，所得的棒狀鎢酸錳微晶形貌完整，尺寸均勻，可重復(fù)性高。本發(fā)明不需要加入模板劑即可制備出棒狀鎢酸錳微晶形貌完整，大小均勻，并且通過(guò)控制微波反應(yīng)溫度和時(shí)間可以控制直徑在10 30nm,長(zhǎng)度為30 200nm。


圖I為實(shí)施例I制備的棒狀鎢酸錳微晶的X-射線衍射(XRD)圖譜。圖2為實(shí)施例I制備的棒狀鎢酸錳微晶的透射電鏡(TEM)照片。從圖I中可以看出所有的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS No. 80-0133完全符合，說(shuō)明所制備的粉體為MnWO4結(jié)晶材料。從圖2中可以看出，所制備的粉體為結(jié)晶性能良好的棒狀MnWOJ^aH，直徑為10 30nm,長(zhǎng)度為 30 130nm。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I :I)將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為O. 2mol/L的透明溶液A ;2)將分析純的鎢酸銨((NH4) 2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O. 2mol/L的透明溶液B ;3)以溶液A與溶液B按I :1的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ;4)用lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為9. O得到沉淀溶液D ；5)將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60% ;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在160°C，反應(yīng)60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中于60°C干燥得棒狀鎢酸錳微晶。參見(jiàn)圖1，采用日本理學(xué)D/max2000PC型X-射線衍射儀對(duì)制備的棒狀鎢酸錳微晶進(jìn)行物相分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物粉體為JCPDS編號(hào)為80-0133的單斜晶系MnWO4晶體。參見(jiàn)圖2，將該樣品用日本JEOL公司生產(chǎn)的JEM-3010型透射電子顯微鏡進(jìn)行觀察，從照片可以看出所制備的MnWO4微晶具有棒狀形貌，直徑為10 30nm，長(zhǎng)度為30 130nmo實(shí)施例2:I)將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為O. 4mol/L的透明溶液A ;
2)將分析純的鎢酸銨((NH4) 2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O. 4mol/L的透明溶液B ;3)以溶液A與溶液B按I :1的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ;4)用lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為8. O得到沉淀溶液D ；5)將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在70% ;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在120°C，反應(yīng)120min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中于70°C干燥得棒狀鎢酸錳微晶。實(shí)施例3 I)將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為O. 6mol/L的透明溶液A ;2)將分析純的鎢酸銨((NH4) 2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O. 6mol/L的透明溶液B ;3)以溶液A與溶液B按I :2的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ;4)用lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為10. O得到沉淀溶液D ；5)將沉底溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在65% ;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在200°C，反應(yīng)60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中于80°C干燥得棒狀鎢酸錳微晶。實(shí)施例4 I)將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為O. 8mol/L的透明溶液A ;2)將分析純的鎢酸銨((NH4) 2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O. 8mol/L的透明溶液B ;3)以溶液A與溶液B按2 :1的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ;4)用lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為11. O得到沉淀溶液D ；5)將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在65% ;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在260°C，反應(yīng)lOmin，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中于50°C干燥得棒 狀鎢酸錳微晶。
權(quán)利要求
1.一種棒狀鎢酸錳微晶的制備方法，其特征在于 O將分析純的硝酸錳(Mn(NO3)2)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成Mn2+濃度為O.2 O. 8mol/L的透明溶液A ； 2)將分析純的鎢酸銨((NH4)2W04)加入到去離子水中，并不斷攪拌，配制成W042_濃度為O.2 O. 8mol/L的透明溶液B ； 3)以溶液A與溶液B按I: 2 2 I的體積比將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C ； 4)用NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為8.O 11. O得到沉淀溶液D ； 5)將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60 70%;然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在120 260°C，反應(yīng)10 120min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫； 6)打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌3 5次，在50 80°C干燥得棒狀鎢酸錳微晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒狀鎢酸錳微晶的制備方法，其特征在于所述的NaOH溶液的濃度為lmol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒狀鎢酸錳微晶的制備方法，其特征在于所述的溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀采用M DS-8型溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒狀鎢酸錳微晶的制備方法，其特征在于所述的干燥采用電熱鼓風(fēng)干燥箱。
全文摘要
一種棒狀鎢酸錳微晶的制備方法，將硝酸錳溶于去離子水中得溶液A；將鎢酸銨溶于去離子水中得溶液B；將溶液A緩地慢加入到溶液B中，并不斷攪拌，形成前驅(qū)物沉淀溶液C；用NaOH溶液調(diào)節(jié)前驅(qū)物沉淀溶液C的pH為8.0~11.0得到沉淀溶液D；將沉淀溶液D倒入微波水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60~70％；然后密封微波水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇溫控模式進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開(kāi)微波水熱反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過(guò)離心收集，然后分別采用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌，干燥得棒狀鎢酸錳微晶。本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，所得的棒狀鎢酸錳微晶形貌完整，尺寸均勻，可重復(fù)性高。
文檔編號(hào)C01G45/00GK102951685SQ20121045808
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者曹麗云, 周森, 黃劍鋒, 張婷, 張振偉, 費(fèi)杰, 盧靖, 李翠艷, 吳建鵬 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)