本發明涉及一種室溫固相化學反應制備有機-無機雜化多金屬氧酸鹽納米棒的方法。

背景技術：

多金屬氧酸（多酸）是構建功能固體材料的優秀無機構筑塊，將其與合適的有機分子相結合，可構建出具有新型功能特性的有機-無機雜化材料，兼具有機和無機基塊的性能,衍生出許多單個分子所不具備的新性質，并可通過某些物理和化學修飾,實現分子設計,以獲得特定功能的分子材料，更好地發揮其特異性能。

近年來大量研究表明，材料的性能不僅取決于材料的化學組成，也取決于材料各組分的介觀結構(納米結構)，因而納米材料的控制合成非常關鍵。雖然各種納米材料的制備技術已經取得了巨大突破，但目前對于多金屬氧酸鹽納米材料的合成方法還較為有限，如zhang等用軟模板法合成了星狀K₃[PMo₁₂O₄₀]·nH₂O納米結構；Wang等用溶膠-凝膠法合成了[(C₄H₉)₄N]₄SiMo₁₂O₄₀·4H₂O納米粒子；Mayer等采用層層自組裝法制備了Au粒子與[SiW₁₀O₃₆(HSC₃H₆Si)₂O]^4-的雜化材料；Green等采用包封法制備了摻雜多金屬氧酸鹽的Si納米球；Ding等采用靜電紡絲法制得了Ag₄SiW₁₂O₄₀納米管。因此，合成納米結構多金屬氧酸鹽新材料、新方法的開發和探索將具有巨大的發展空間與潛力。

室溫、近室溫固相化學反應法是本實驗室在系統研究固相配位化學反應的基礎上提出的制備納米材料的新方法，具有操作簡便、選擇性好、產率高、綠色無污染等優點，在合成納米材料中顯示出巨大潛力。近來，本實驗室探索了將該方法應用于納米結構多金屬氧酸鹽的制備，成功制得了氨基酸-雜多酸化合物納米材料及未見文獻報道的有機-無機雜化多金屬氧酸鹽一維納米管狀材料，這些研究工作表明，室溫固相化學反應法不僅為制備多金屬氧酸鹽納米材料提供了可行性實例，也為有機-無機雜化一維納米結構的合成、開發與研究開辟了一條新途徑。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種室溫固相化學反應制備有機-無機雜化多金屬氧酸鹽納米棒的方法，該方法簡便、高效、無需添加劑、無需加熱、綠色無污染，一步便可制得有機-無機雜化多金屬氧酸鹽納米棒。

本發明涉及一種有機-無機雜化多金屬氧酸鹽納米材料，其成分為(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀，合成步驟包括以下幾步。

(1) 以溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)或十六烷基吡啶四氟硼酸鹽(C₁₆pyBF₄)為有機給體，以12-鎢磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)為無機受體，按摩爾比3:1準確稱取。

(2) 先將兩種原料在室溫下于瑪瑙研缽中分別研磨10分鐘。

(3) 將研細的兩原料在室溫下于瑪瑙研缽中混合研磨，原料混合立即發生室溫固相反應，由粉末原料變為粘稠狀反應物，研磨2.5小時后為粉末狀。

(4) 將步驟(3)中的粉末繼續放置反應48小時。

(5) 將步驟(4)中的粉末用水充分洗滌，再用乙醇洗滌，自然干燥，制得有機-無機雜化多金屬氧酸鹽 (C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀納米棒。

附圖說明

圖1為本發明以溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)和12-鎢磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)為原料經過室溫固相化學反應得到的有機-無機雜化多金屬氧酸鹽(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀的掃描電鏡照片。

圖2為本發明以十六烷基吡啶四氟硼酸鹽(C₁₆pyBF₄)和12-鎢磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)為原料經過室溫固相化學反應得到的有機-無機雜化多金屬氧酸鹽(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀的掃描電鏡照片。

具體實施方式

實施例1

按摩爾比3:1準確稱取溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBr)和12-鎢磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)，先將兩種原料在室溫下于瑪瑙研缽中分別研磨10分鐘，然后將研細的兩原料在室溫下于瑪瑙研缽中混合研磨，混合后立即發生室溫固相化學反應，由粉末原料變為白色粘稠狀反應物，研磨2.5小時后繼續放置反應48小時得到肉粉色粉末，再將其依次用水和乙醇充分洗滌，自然干燥，制得白色有機-無機雜化多金屬氧酸鹽(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀納米棒，產率為90.8%。

實施例2

按摩爾比3:1準確稱取溴代十六烷基吡啶(C₁₆pyBF₄)和12-鎢磷酸(H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O)，先將兩種原料在室溫下于瑪瑙研缽中分別研磨10分鐘，然后將研細的兩原料在室溫下于瑪瑙研缽中混合研磨，混合后立即發生室溫固相化學反應，由粉末原料變為白色粘稠狀反應物，研磨2.5小時后繼續放置反應48小時得到淺肉粉色粉末，再將其依次用水和乙醇充分洗滌，自然干燥，制得白色有機-無機雜化多金屬氧酸鹽(C₁₆py)₃PW₁₂O₄₀納米棒，產率為91.3%。