[發(fā)明專(zhuān)利]稀土氟化物納米介孔球的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010117601.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101786649A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張登松;施利毅;顏婷婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01F17/00
• 分類(lèi)號(hào): C01F17/00;B01J13/02
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稀土氟化物納米介孔球的制備方法，屬無(wú)機(jī)納米材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)的稀土資源十分豐富，約占世界已探明儲(chǔ)量的80％以上，工業(yè)儲(chǔ)量為世界第一。稀 土材料由于其獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)及化學(xué)性能而在高能磁性器件、發(fā)光器件、催化劑及其他功 能材料方面有著廣泛的應(yīng)用。稀土氟化物作為一種重要的稀土化合物，在發(fā)光、醫(yī)藥、生物 和潤(rùn)滑等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

目前稀土氟化物納米結(jié)構(gòu)的制備，王訓(xùn)等人報(bào)道了用水熱法制備稀土氟化物分散性納米 離子的方法，但是該方法使用NaF或NH₄HF₂等毒性較大氟源，且反應(yīng)中有易揮發(fā)的環(huán)己胺，反 應(yīng)不僅污染環(huán)境而且對(duì)人身體傷害較大(Inorg.Chem.2006，45，6661-6665)。張亞文等人 利用金屬有機(jī)化合物L(fēng)a(CF₃COO)₃作為單反應(yīng)源在油酸、油酰胺、1-18烯混合體系中來(lái)制備分 散性和結(jié)晶性較好的三角形的LaF₃。但金屬有機(jī)化合物的制備條件苛刻，不易重復(fù)(J.Am. Chem.Soc.2005，127，3260-3261.)。Nueia?等人將稀土化合物在100度溶于乙二醇， 在于離子液體混合，在特定高溫下反應(yīng)15h得到菱形片的稀土氟化物，此方法的缺點(diǎn)是稀土化 合物較難溶于乙二醇，需要消耗較多的能量(Nanotechnology?2007，18，455606)。林君 等人利用稀土離子先與檸檬酸根配位，再加入NaBF₄，調(diào)節(jié)PH＝1，180℃，水熱24h得到拉長(zhǎng)的 納米顆粒(La-Sm)，紡錘體(Eu-Er)，八面體(Yb-Lu)(Chem.Mater.2008，20，4317-432)。 H.Zhang等人用微乳液法制備稀土氟化物納米粒子(J.Colloid?Interface?Sci.2006，302， 509-515)。中國(guó)專(zhuān)利CN10106675775A將稀土化合物的醇溶液分散到離子液體中，在溶劑熱條 件下50-200度，高溫高壓離子液體分解產(chǎn)生氟離子和稀土離子反應(yīng)5-20h得到圓片狀納米粒 子，此反應(yīng)需要高溫高壓，不僅耗費(fèi)較多能量，且反應(yīng)產(chǎn)物量很少，降低了合成效率。

綜上所述方法一般工序繁多復(fù)雜，反應(yīng)需要高溫高壓條件下進(jìn)行或采取有毒的氟源，整 個(gè)反應(yīng)體系要有良好的防氟污染措施，生產(chǎn)規(guī)模不易擴(kuò)大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在室溫條件下，即在10～40℃低溫條件下來(lái)制備稀土氟化物納 米介孔球的方法。

本發(fā)明一種稀土氟化物納米介孔球的制備方法，其特征在于具有以下的過(guò)程和步驟：

在室溫下，將離子液體和有機(jī)溶劑按1∶1-1∶3比例混合，超聲5-10分鐘，形成無(wú)色透 明的溶液，將稀土化合物溶解在上述混合溶液，稀土化合物與離子液體的摩爾比為1∶10-1∶ 40，在室溫下，即10-40℃下攪拌10～48小時(shí)，或超聲1-6小時(shí)，然后將產(chǎn)物離心分離， 并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌，在60℃下干燥后，最終得到稀土氟化物納米介孔球。

所述的離子液體為咪唑類(lèi)離子液體，它由陽(yáng)離子部分和陰離子部分兩部分組成，所述的 陽(yáng)離子部分為多取代咪唑環(huán)，為1-丁基-3-甲基咪唑，1-羥基-3-甲基咪唑，1-丙基-3-甲基 咪唑，1-己基-3-甲基咪唑中的任一種，所述的陰離子部分為含氟陰離子，為四氟硼酸根離子， 六氟磷酸根離子，三氟甲磺酸根離子中的任一種。

所述的稀土化合物為鈰、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺的硝酸鹽中的任一種，或者 氯化鹽中的任一種，或者硫酸鹽中的任一種。

所述的有機(jī)溶劑為無(wú)水乙醇或甲醇中的任一種。

本發(fā)明方法的機(jī)理及特點(diǎn)

本發(fā)明方法中，在溫和溫度條件下，稀土離子和氟離子生成小的顆粒，隨著反應(yīng)時(shí)間的 延長(zhǎng)，這些小的顆粒相互撞擊，為了降低界面張力，相鄰的粒子融合形成一個(gè)整體。在本發(fā) 明中，離子液體作為反應(yīng)溶劑和反應(yīng)物，咪唑環(huán)易被吸附在特定納米晶體晶面上，通過(guò)反應(yīng) 限制聚集自組裝成半徑100nm左右稀土氟化物納米介孔球。

本發(fā)明方法的特點(diǎn)是將稀土鹽溶解在離子液體的醇溶液中，在均勻攪拌下，離子液體慢 慢水解生成氟離子和稀土離子反應(yīng)生成稀土氟化物，離子液體即作為反應(yīng)物，又作為模板劑， 控制稀土氟化物的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，在超聲作用下，氟離子的水解速度加快可以加速反應(yīng) 縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率。