專利名稱：具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法，采用微乳液為媒介制備鉬酸鈣微粒定向排列而成的中空自組裝體。屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
白鎢礦結(jié)構(gòu)的鉬酸鹽，由于具有優(yōu)越的發(fā)光性能和良好的顯色、變色效應(yīng)而倍受人們關(guān)注。鉬酸鹽能夠發(fā)出單一波長的綠光或橙光，它們有可能成為彩色顯示器中三基色的來源，還有可能在超大屏幕彩色顯示器中獲得應(yīng)用。另外，鉬酸鹽還可以用于制備光學(xué)纖維、濕度傳感器、發(fā)光材料、磁材料、催化材料、抗菌材料等方面。
近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，制備不同形貌的納米鉬酸鹽，研究其在催化、磁、電、光等方面的性能，日益成為世界各國的研究熱點(diǎn)。目前，制備納米鉬酸鹽的方法主要有硬模板法、軟模板法、水熱法、微乳液法、配合沉淀法等。如模板法制備鉬酸鹽，在反應(yīng)結(jié)束后需去除模板，不僅使操作復(fù)雜，甚至?xí)绊懏a(chǎn)物形貌；水熱法制備鉬酸鹽則需高溫高壓的反應(yīng)條件，相比之下，微乳液法具有操作簡單、粒徑大小可控、粒子分散性好、分布窄、易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，它是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來制備納米微粒的新路線，。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法，為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用微乳液為媒介制備鉬酸鈣中空自組裝體，首先分別將等量的、相同濃度的氯化鈣水溶液和鉬酸鈉水溶液按一定比例與正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)配制成透明的微乳液，然后將兩種微乳液混合，在8～25℃下靜置反應(yīng)，或者在水熱釜中160℃反應(yīng)，即可獲得具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體。所制得的鉬酸鈣自組裝體由納米鉬酸鈣粒子定向排列而成，納米粒子粒徑可由反應(yīng)時間或反應(yīng)溫度控制，約50～300nm。
本發(fā)明的方法包括以下具體步驟1、鈣離子微乳液的配制在錐形瓶中依次加入一定量的正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入一定體積的可溶性鈣鹽水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液。其中CTAB的濃度為0.15～0.25mol·l-1，正丁醇與CTAB的摩爾比為3.47～4.52，可溶性鈣鹽水溶液中水的摩爾數(shù)與CTAB摩爾數(shù)之比為33，可溶性鈣鹽水溶液濃度0.1～0.8mol·l-1。
2、鉬酸根離子微乳液的配制按照步驟1，以相同濃度、等體積鉬酸鈉水溶液替代可溶性鈣鹽水溶液，得到與鈣離子微乳液組成相同的鉬酸根離子微乳液。
本發(fā)明所說的可溶性鈣鹽為無水氯化鈣、硝酸鈣。
3、鉬酸鈣自組裝體的合成將上述獲得的鈣離子微乳液和鉬酸根離子微乳液，在磁力攪拌條件下迅速混合，將得到的混合液在8～25℃下靜置反應(yīng)，或者移入有不銹鋼外殼的四氟乙烯水熱釜中160℃反應(yīng)，反應(yīng)時間1分鐘～16小時；然后自然冷卻至室溫，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體。
本發(fā)明的方法反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時間短，最短只需1分鐘，操作步驟簡單，成本低，產(chǎn)率高、可重復(fù)性好。本發(fā)明采用了微乳液為媒介，使得納米粒子的粒徑大小可由反應(yīng)時間或反應(yīng)溫度控制，約為50～300nm，避免了反應(yīng)初期大塊晶體的迅速生成。制備的鉬酸鈣自組裝結(jié)構(gòu)為啞鈴狀、花狀(中空)、海星狀(中空)，由納米鉬酸鈣粒子定向排列而成，粒徑隨反應(yīng)溫度升高、反應(yīng)時間延長而增大。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得到的啞鈴狀鉬酸鈣自組裝體的X-射線衍射圖。(實(shí)施例1-4具有相同的X-射線衍射圖)。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得到的啞鈴狀鉬酸鈣自組裝體的場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所得到的花狀鉬酸鈣自組裝體的場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3所得到的海星狀鉬酸鈣自組裝體的場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例4所得到的花狀鉬酸鈣自組裝體的場發(fā)射掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例11)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1氯化鈣水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有氯化鈣和鉬酸鈉的微乳液在磁力攪拌條件下，迅速混合，在8℃下靜置反應(yīng)1小時。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得啞鈴狀鉬酸鈣微粒的自組裝體。
所得到的啞鈴狀鉬酸鈣自組裝體的X-射線衍射圖如圖1。由圖1可見所制備的材料為四方晶型鉬酸鈣。圖2是得到啞鈴狀鉬酸鈣自組裝體的場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。由圖可見，該組裝結(jié)構(gòu)大小約3μm，由粒徑50～100nm的粒子定向排列而成。
實(shí)施例21)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1氯化鈣水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有氯化鈣和鉬酸鈉的微乳液在磁力攪拌條件下，迅速混合，在25℃下靜置反應(yīng)1分鐘。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得花狀鉬酸鈣微粒的自組裝體。
圖3是所得到的花狀鉬酸鈣自組裝體場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。由圖可見，該組裝結(jié)構(gòu)大小約2μm，由粒徑50～150nm的粒子定向排列而成。
實(shí)施例31)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.2mol·l-1硝酸鈣水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.2mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有硝酸鈣和鉬酸鈉的微乳液在磁力攪拌條件下，等體積迅速混合，25℃下靜置反應(yīng)1小時。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得海星狀鉬酸鈣微粒的自組裝體。
圖4是所得到的海星狀鉬酸鈣自組裝體場發(fā)射掃描電鏡照片和透射電鏡照片。由圖可見，該組裝結(jié)構(gòu)大小約2μm，由粒徑50～150nm的粒子定向排列而成。
實(shí)施例41)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1氯化鈣水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液。
2)在一個50ml錐形瓶中依次加入13.42ml正辛烷、1.08ml正丁醇、1.2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，磁力攪拌下加入2ml的0.5mol·l-1鉬酸鈉水溶液。攪拌三十分鐘，形成均相透明的鉬酸根離子微乳液。
3)將上述兩種分別含有氯化鈣和鉬酸鈉的微乳液在磁力攪拌條件下，等體積迅速混合，移入50ml的有不銹鋼外殼的四氟乙烯水熱釜中，升溫至160℃反應(yīng)16小時。反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，離心分離，用去離子水和無水乙醇多次洗滌，60℃真空烘干6小時，即可獲得花狀鉬酸鈣微粒的自組裝體。
圖4是所得到的花狀鉬酸鈣自組裝體場發(fā)射掃描電鏡照片。由圖可見，該組裝結(jié)構(gòu)大小約2μm，由粒徑150～300nm的粒子定向排列而成。
權(quán)利要求
1.一種具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)鈣離子微乳液的配制在錐形瓶中依次加入正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌下加入可溶性鈣鹽水溶液，攪拌三十分鐘，形成均相透明的鈣離子微乳液；其中十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0.15～0.25mol·l-1，正丁醇與十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為3.47～4.52，可溶性鈣鹽水溶液中水的摩爾數(shù)與十六烷基三甲基溴化銨摩爾數(shù)之比為33，可溶性鈣鹽水溶液濃度0.1～0.8mol·l-1；2)鉬酸根離子微乳液的配制按照步驟1)，以相同濃度、等體積鉬酸鈉水溶液替代可溶性鈣鹽水溶液，得到與鈣離子微乳液組成相同的鉬酸根離子微乳液；3)鉬酸鈣自組裝體的合成將上述獲得的鈣離子微乳液和鉬酸根離子微乳液在磁力攪拌條件下迅速混合，將得到的混合液在8～25℃下靜置反應(yīng)，或者移入有不銹鋼外殼的四氟乙烯水熱釜中160℃反應(yīng)，反應(yīng)時間1分鐘～16小時；然后自然冷卻，離心分離，用去離子水和無水乙醇洗滌，60℃真空烘干6小時，即獲得具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法，其特征在于所述的可溶性鈣鹽為無水氯化鈣或硝酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體的制備方法，采用微乳液為媒介進(jìn)行制備，首先分別將等量的、相同濃度的氯化鈣水溶液和鉬酸鈉水溶液按一定比例與正辛烷、正丁醇、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)配制成透明的微乳液，然后將兩種微乳液混合，在8～25℃下靜置反應(yīng)，或者在水熱釜中160℃反應(yīng)，即可獲得具有中空結(jié)構(gòu)的鉬酸鈣自組裝體。本發(fā)明操作步驟簡單，成本低，制得的自組裝體由鉬酸鈣微粒定向排列組成，粒徑大小可由反應(yīng)時間或反應(yīng)溫度控制，約50～300nm。
文檔編號C01G39/00GK1850622SQ20061002685
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者鞏強(qiáng), 錢雪峰 申請人:上海交通大學(xué)