專利名稱：一種溶劑熱法制備Sm₂O₃ 納米晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備Sm2O3納米晶的方法，特別涉及一種溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法。
背景技術(shù)：
Sm2O3是一種淡黃色粉末，易潮解，不溶于水，易溶于無機酸。Sm2O3是新一代的能量轉(zhuǎn)化材料、半導體材料及高性能催化劑材料。納米Sm2O3還可以用于陶瓷電容器。在磁性材料方面，納米Sm2O3主要用于制備稀土永磁材料；此外Sm2O3薄膜還可用于電子器體、磁性材料和特種玻璃的濾光器中，具有廣闊的發(fā)展應有前景。目前所報道的制備Sm2O3納米晶的方法主要為低溫自蔓延燃燒法[薄麗麗，楊武， 倪剛，何曉燕，呂維蓮.低溫自蔓延燃燒法制備納米Sm2O3，西北師范大學學報2005，41 (5) 40-42]；溶膠-凝膠法[鄧庚鳳.鐘淑梅.陳輝煌.周小華.溶膠-凝膠法制備超細氧化釤的工藝研究，稀土 2007,28( :40-42]和微乳液法[耿壽花朱文慶常鵬梅陳亞芍.反相微乳液介質(zhì)中納米Sm2O3的制備，2008，M (9) :1609_1614]。低溫自蔓延燃燒法和溶膠-凝膠法是在氧氣氣氛下高溫合成Sm2O3，粉體易團聚并且溶膠-凝膠的工藝周期長，對Sm2O3 原料的利用率很小。同時微乳液法所制備的前軀體也需經(jīng)高溫熱處理才能獲得Sm2O3納米晶，這樣易引入雜質(zhì)，且粉體易團聚。為了達到實用化的目的，必須開發(fā)生產(chǎn)成本低且方便可行的Sm2O3納米晶制備工藝。另有報道用微波水熱法制備Sm2O3納米晶[殷立雄，黃劍鋒，曹麗云等.一種微波水熱法制備Sm2O3納米粉體的方法[P].中國專利200910021192， 2011-03-02.]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設備簡單，容易控制，且比微波水熱法溫度低，可以低成本的合成Sm2O3納米晶的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法。按本發(fā)明的制備方法制成的 Sm2O3納米晶純度高，晶粒生長可控。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是步驟一將分析純SmCl3 · 6H20加入異丙醇或異丙醇與水的混合溶劑中攪拌制得 Sm3+濃度為0. 1 0. 6mol/L的溶液A ；步驟二 將溶液A在40 60°C加熱攪拌采用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為7 11，繼續(xù)攪拌1 3小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50 60%，然后密封水熱釜，將其放入電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為160 240°C，壓力為2 20MPa，反應12 72小時，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌4 6次后置于60 80°C的真空干燥箱內(nèi)干燥4 8小時即獲得Sm2O3納米晶。
所述步驟一的攪拌采用磁力攪拌器攪拌。所述步驟一異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水Vm= 0 4. 0。所述的NaOH溶液的濃度為1 5mol/L。所述的電熱真空干燥箱采用DHG-9075A型電熱真空干燥箱。由于本發(fā)明制備Sm2O3納米晶反應在液相中一次完成，不需要后期的晶化熱處理， 從而避免了 Sm2O3納米晶在熱處理過程中可能導致的團聚、晶粒粗化以及氣氛反應引入雜質(zhì)等缺陷，且工藝設備簡單。團聚程度較輕，易得到合適的化學計量比和晶粒形態(tài)；可以使用較便宜的原料；省去了高溫煅燒和球磨，避免了雜質(zhì)引入和結(jié)構(gòu)缺陷。更重要的是，溶劑熱法要求的設備及儀器更為簡單，采用有機溶劑較易獲得所需壓力、溫度且更利于納米 Sm2O3粉體的生成，所以更為經(jīng)濟、實用。制備出的晶粒發(fā)育完整，粒徑很小且分布均勻，純度較高的納米晶。所制備的納米晶表現(xiàn)出一定的取向生長趨勢，且納米晶對紫外線有強烈吸收作用而對可見光有強烈增透作用。并且利用溶劑熱方法比簡單的水熱法可以更好的提高納米晶純度和縮短反應時間。


圖1為本發(fā)明制備氧化釤納米晶的(XRD)圖譜，其中橫坐標為衍射角2 θ，單位為。；縱坐標為衍射峰強度，單位為a. u.。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1:步驟一將分析純SmCl3 · 6H20加入異丙醇中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. 5mol/L的溶液A;步驟二 將溶液A在40°C加熱攪拌采用5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為8，繼續(xù)攪拌3小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為200°C，壓力為2MPa，反應48小時， 反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌6次后置于60°C的真空干燥箱內(nèi)干燥8 小時即獲得Sm2O3納米晶。實施例2 步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇與水的混合溶劑中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. 3mol/L的溶液A ；其中，異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水N^mm= 3 ；步驟二 將溶液A在50°C加熱攪拌采用3mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為10，繼續(xù)攪拌1小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在60%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為160°C，壓力為8MPa，反應72小時，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌5次后置于70°C的真空干燥箱內(nèi)干燥6 小時即獲得Sm2O3納米晶。實施例3 步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇與水的混合溶劑中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. 6mol/L的溶液A ；其中，異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水N^mm= 2 ；步驟二 將溶液A在60°C加熱攪拌采用lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為9，繼續(xù)攪拌2小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在55%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為240°C，壓力為12MPa，反應12小時， 反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌4次后置于80°C的真空干燥箱內(nèi)干燥4 小時即獲得Sm2O3納米晶。實施例4 步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇與水的混合溶劑中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. 2mol/L的溶液A ；其中，異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水N^mm= 1 ；步驟二 將溶液A在45°C加熱攪拌采用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為7，繼續(xù)攪拌2小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在58%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為180°C，壓力為15MPa，反應60小時， 反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌5次后置于65°C的真空干燥箱內(nèi)干燥7 小時即獲得Sm2O3納米晶。實施例5 步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇與水的混合溶劑中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. 4mol/L的溶液A ；其中，異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水Vm= 0. 5 ；步驟二 將溶液A在55°C加熱攪拌采用4mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為11，繼續(xù)攪拌1小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在53%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為220°C，壓力為20MPa，反應50小時， 反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌6次后置于75°C的真空干燥箱內(nèi)干燥5小時即獲得Sm2O3納米晶。實施例6 步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇與水的混合溶劑中采用磁力攪拌器攪拌制得Sm3+濃度為0. lmol/L的溶液A ；其中，異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水Vm= 4. 0 ；步驟二 將溶液A在48°C加熱攪拌采用2. 5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為9，繼續(xù)攪拌3小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在56%，然后密封水熱釜，將其放入DHG-9075A型電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為230°C，壓力為lOMPa，反應40小時， 反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌4次后置于80°C的真空干燥箱內(nèi)干燥4 小時即獲得Sm2O3納米晶。由圖1可看出本發(fā)明制備的Sm2O3納米晶純度高，結(jié)晶性能較好，并且為單一晶型。
權(quán)利要求
1.一種溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，其特征在于包括以下步驟步驟一將分析純SmCl3 ·6Η20加入異丙醇或異丙醇與水的混合溶劑中攪拌制得Sm3+濃度為0. 1 0. 6mol/L的溶液Α;步驟二 將溶液A在40 60°C加熱攪拌采用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液A的pH值為7 11， 繼續(xù)攪拌1 3小時后形成前驅(qū)溶液；步驟三將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，填充度控制在50 60%，然后密封水熱釜，將其放入電熱真空干燥箱中，控制溶劑熱溫度為160 240°C，壓力為2 20MPa，反應12 72小時，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；步驟四打開水熱釜，取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，依次采用去離子水和無水乙醇重復洗滌4 6次后置于60 80°C的真空干燥箱內(nèi)干燥4 8小時即獲得Sm2O3納米晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述步驟一的攪拌采用磁力攪拌器攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述步驟一異丙醇與水的混合溶劑按體積比V水N^mm= 0 4. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的NaOH 溶液的濃度為1 5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，其特征在于所述的電熱真空干燥箱采用DHG-9075A型電熱真空干燥箱。
全文摘要
一種溶劑熱法制備Sm2O3納米晶的方法，將分析純SmCl3·6H2O加入異丙醇或異丙醇與水的混合溶劑中制得溶液A；用NaOH調(diào)節(jié)溶液A的pH值形成前驅(qū)溶液；將前驅(qū)溶液倒入水熱釜中，密封水熱釜并置于電熱真空干燥箱中溶劑熱反應后自然冷卻到室溫；取出產(chǎn)物用去離子水洗滌并離心分離，再用無水乙醇洗滌并離心分離，重復洗滌后真空干燥干燥獲得Sm2O3納米晶。本發(fā)明制備Sm2O3納米晶反應在液相中一次完成，不需要后期的晶化熱處理，從而避免了Sm2O3納米晶在熱處理過程中可能導致的團聚、晶粒粗化以及氣氛反應引入雜質(zhì)等缺陷，且工藝設備簡單。團聚程度較輕，易得到合適的化學計量比和晶粒形態(tài)；可以使用較便宜的原料；省去了高溫煅燒和球磨，避免了雜質(zhì)引入和結(jié)構(gòu)缺陷。
文檔編號B82Y40/00GK102432056SQ20111031032
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 殷立雄, 郝巍, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學