[發明專利]一種鍺酸鈣納米線及其制備方法

無效

• 申請號: 201010502467.8
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101956237A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 裴立宅;胡錦蓮;樊傳剛;楊永
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C30B29/32
• 分類號: C30B29/32;C30B29/62;C30B7/10
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 周宗如

技術領域：

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種鍺酸鈣納米線及其制備方法。

背景技術：

一維無機納米材料是未來納米光學器件、納米傳感器件、電子器件、光電器件的重要構造單元，在低維納米材料的基礎研究及應用研究領域具有很好的發展前景。

鍺酸鈣是一種重要的三元化合物，具有良好的光學性能、自旋電子特性，在光學、晶體管等領域具有很好的應用前景。通過將塊體鍺酸鈣制備成一維鍺酸鈣納米材料，如鍺酸鈣納米線，可出現鍺酸鈣塊體材料所不具備的新穎特性，如量子限制效應、光致發光現象的強化、光譜的藍移等現象，甚至具有良好的電化學傳感性能，可擴展其應用范圍，所以可以預計鍺酸鈣納米線等一維鍺酸鈣納米材料在納米光學器件、電化學傳感器件、晶體管等方面具有很好的應用前景，可成為納米領域的一種很有應用潛力的新材料。然而，迄今為止，尚沒有關于一維鍺酸鈣納米材料，尤其是鍺酸鈣納米線及其制備方法的報道。

發明內容：

本發明的目的是提供一種鍺酸鈣納米線及其制備方法。

本發明的鍺酸鈣納米線，由直徑20-100nm、長度大于100μm的單晶鍺酸鈣構成。

本發明所提供鍺酸鈣納米線的制備方法具體如下：

采用不同的鈣源和二氧化鍺作為原料，水為溶劑，其中所述鈣源為乙酸鈣或氯化鈣或硝酸鈣，原料中鈣與鍺的摩爾比為2∶1，首先將二氧化鍺與含鈣原料乙酸鈣或氯化鈣或硝酸鈣放入攪拌器加水攪拌，將攪拌后得到的混合溶液置于密閉容器內，于溫度100-200℃下，保溫1-24小時，得到了絨狀白色產物，即為鍺酸鈣納米線；所述二氧化鍺與鈣源的總量不大于水溶劑重量的10％，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于80％。

本發明所述二氧化鍺與鈣源的總量占溶劑重量的5％，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于60％。

本發明所述二氧化鍺與鈣源的總量占溶劑重量的2％，二氧化鍺、鈣源與水溶劑總量占密閉容器的填充度不大于40％。

本發明較佳的制備條件為100-150℃、保溫6-12小時。

本發明采用上述制備方法，利用二氧化鍺與鈣源在密閉容器內反應生成鍺酸鈣，可大量制備出純度高、尺寸分布較均勻的鍺酸鈣納米線，該方法制備溫度低、無需添加模板、重復性好、工藝過程簡單、易于操作控制、無污染。由于制備過程簡單、生長溫度低，所以所得鍺酸鈣納米線的成本較低，為鍺酸鈣納米線的實際應用提供了條件。采用類似方法很有可能得到更多種類、性能獨特的一維納米材料，為一維納米材料的研究開拓了新思路，有利于得到純度更高的一維納米材料產品。本發明采用的是無毒的二氧化鍺及不同的鈣源，溶劑為水，原料及制備過程均對環境無污染，符合環保要求的現代工業的發展方向，可實現鍺酸鈣納米線的批量化綠色制備。

附圖說明：

圖1為本發明制備的鍺酸鈣納米線的X-射線衍射(XRD)圖譜。

根據鍺酸鈣納米線的XRD衍射圖譜，經檢索(JCPDS?PDF?No.25-0137)可知所得鍺酸鈣納米線主要為四方結構的Ca₂GeO₄晶相，還含有少量的菱形結構的Ca₂Ge₇O₁₆晶相(JCPDS?PDF?No.34-0286)、三斜結構的CaGe₂O₅晶相(JCPDSPDF?No.23-0869)及六方結構的GeO₂晶相(JCPDS?PDF?No.65-6772)。

圖2為本發明制備的鍺酸鈣納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

其中圖2(a)為放大倍數為2000倍的SEM圖像，圖2(b)為放大倍數為5000倍的SEM圖像，圖2(c)為放大倍數為10000倍的SEM圖像，圖2(d)為放大倍數為30000倍的SEM圖像。

從圖中可看出本發明制備的鍺酸鈣納米線純度高，均為納米線狀結構，沒有其他形態的納米結構。納米線的直徑約20-100nm，長度大于100μm，納米線的表面光滑，形態筆直。說明這種方法可得到直徑分布較均勻、純凈的鍺酸鈣納米線。

圖3為本發明制備的鍺酸鈣納米線的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。

從圖中可以看出與鍺酸鈣納米線的SEM觀測結果相似，鍺酸鈣納米線的TEM圖像也顯示納米線的形態筆直，表面光滑，頭部為平面結構。

圖4為本發明制備的鍺酸鈣納米線的高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像。