釩酸鑭納米棒的水熱合成

賈麗萍 蒲錫鵬 張大鳳 李繼超

（聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，聊城：252059）

釩酸鑭納米棒的水熱合成

賈麗萍 蒲錫鵬 張大鳳 李繼超

（聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，聊城：252059）

以La(NO3)3和Na3VO4為原料，水熱合成了LaVO4納米棒。研究了EDTA用量、水熱溫度對(duì)LaVO4納米棒結(jié)構(gòu)和形貌的影響。用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，產(chǎn)物為單一四方鋯石型結(jié)構(gòu)的釩酸鑭棒，EDTA的用量和水熱溫度均對(duì)產(chǎn)物釩酸鑭的形貌有一定的影響。

水熱合成，釩酸鑭，形貌

1 前言

稀土釩酸鹽晶體是優(yōu)質(zhì)的激光晶體，在二極管激光泵浦倍頻激光器和頻率上轉(zhuǎn)換激光方面都具有重要的應(yīng)用價(jià)值，并且依托藍(lán)、綠激光器行業(yè)的迅猛發(fā)展，可以廣泛地應(yīng)用于激光通訊、激光測距、激光印刷、光盤技術(shù)、彩色打印等各種領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿O大，具有很廣的應(yīng)用前景。釩酸鑭晶體是一種性能優(yōu)良的雙折射單軸晶體，透光性能好，在較廣的光譜范圍內(nèi)均有高度的光學(xué)透明性，可做為熒光劑、偏振器和激光基質(zhì)材料等[1]。

目前，納米材料的制備方法主要有微乳液法[2]、微波合成法[3]、模板導(dǎo)向法[4]、水熱合成法[5]、化學(xué)氣相沉積法[6]等，其中，水熱法由于制備過程不需作高溫灼燒處理，避免了在此過程中可能形成的粉體硬團(tuán)聚，且污染小，能耗少，制得的粉體純度高，分散性好，結(jié)晶完整。本文采用EDTA作為配位劑和模板劑，用水熱的方法合成了釩酸鑭納米棒，并研究了水熱溫度和EDTA用量對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水熱溫度和EDTA用量均對(duì)產(chǎn)物的形貌有一定程度的影響，其中，水熱溫度對(duì)產(chǎn)物的形貌影響較大。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑

硝酸鑭（La(NO3)3·6H2O），分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；釩酸鈉（NaVO4·12H2O），分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），分析純，天津市化學(xué)試劑三廠；氨水，分析純，萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠；無水乙醇分析純，萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

取 50ml、0.05mol·L-1La(NO3)3溶液于燒杯中，加入一定量的EDTA，在磁力攪拌下，慢慢加入氨水（25%）直至形成澄清的溶液。然后將50ml、0.05mol·L-1的Na3VO4溶液逐滴加入到上述溶液中，隨后滴加氨水調(diào)節(jié)至pH=9。將上述混合液繼續(xù)攪拌30 min之后轉(zhuǎn)入120 ml的不銹鋼反應(yīng)釜中，密封高壓釜使其水熱反應(yīng)24 h，自然冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌，在干燥箱中以80℃的溫度干燥3h后得到最終產(chǎn)物。

2.3 表征

XRD測試用德國布魯克AXS公司的D8 ADVANCE X射線粉末衍射儀，Cu耙。用日本JSM6380LV掃描電子顯微鏡觀察產(chǎn)物的微觀形貌。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 E D T A與L a3+的摩爾比對(duì)L a V O4形貌的影響

圖1為不同EDTA與La3+的摩爾比時(shí)分別所制得樣品的XRD圖譜，水熱溫度是180℃，時(shí)間是24h。圖中樣品所有的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡 JCPDS 01-070-5226相對(duì)應(yīng)，表明產(chǎn)物為四方晶相的釩酸鑭。另外，在該衍射圖譜上并沒有發(fā)現(xiàn)其他雜峰，表明所得產(chǎn)物為純凈的四方相的LaVO4晶體。

EDTA與La3+摩爾比不同時(shí)，通過水熱合成的產(chǎn)物L(fēng)aVO4的形貌采用SEM進(jìn)一步考察。由圖2可以看出，EDTA的用量對(duì)產(chǎn)物的形貌有一定的影響。當(dāng)La3+與EDTA的用量比為1∶1時(shí)，生成的LaVO4為棒狀，長約0.8μm，粗細(xì)不均勻；增加EDTA的用量，當(dāng)La3+與EDTA的摩爾比為1∶1.5時(shí)，LaVO4棒兩頭變粗，象人的骨骼一樣，但粗細(xì)仍不均勻；繼續(xù)增加E DTA的用量，當(dāng)用量比在1∶2時(shí)，得到分散性很好、長短、粗細(xì)都很均勻的骨骼狀的LaVO4，長約為3μm。

3.2 反應(yīng)溫度對(duì)L a V O4微粒結(jié)構(gòu)和形貌的影響

圖3是不同水熱反應(yīng)溫度時(shí)產(chǎn)物釩酸鑭的XRD譜圖，水熱 24h，n(EDTA)∶n(La3+)=2∶1。由圖 3 可以看出，隨反應(yīng)溫度的升高，粉體的特征峰強(qiáng)度增高。這可能是因?yàn)樗疅岱磻?yīng)使體系發(fā)生晶化作用，形成LaVO4微晶，升高反應(yīng)溫度將促使驅(qū)動(dòng)力增加，液固界面移動(dòng)加快，反應(yīng)速率提高。同時(shí)，溫度升高使組分?jǐn)U散作用加快，產(chǎn)物的結(jié)晶作用增強(qiáng)，導(dǎo)致微晶的長大，結(jié)構(gòu)更加完整。

反應(yīng)體系于不同溫度下所得產(chǎn)物的SEM圖像如圖4所示。在120℃、150℃時(shí)細(xì)長的釩酸鑭納米棒沿某一方向聚集，形成掃帚的形狀，而當(dāng)溫度升高到180℃時(shí)，形成兩頭粗、中間細(xì)的骨骼狀，分散性好，大小均勻，長約3μm，中間部分的直徑約為0.5μm，兩頭部分的直徑約為0.8μm。

4 結(jié)論

本文研究了水熱反應(yīng)溫度和EDTA用量對(duì)LaVO4納米棒形貌的影響，結(jié)果表明當(dāng)La3+與EDTA的摩爾比為1∶2時(shí)，得到分散性很好、長短、粗細(xì)都很均勻的骨骼狀的LaVO4；當(dāng)水熱溫度在120℃、150℃時(shí)所得釩酸鑭為掃帚狀，而當(dāng)溫度升高到180℃時(shí)，所得釩酸鑭為骨骼狀。

1 戈磊,崔立山.新型可見光活性氧化鈀/釩酸鉍復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能.硅酸鹽學(xué)報(bào),2008,36(3):320

2 趙永男,陳向明,李秀宏等.微乳液體系中溶劑熱合成Co納米纖維.高等學(xué)?；瘜W(xué)報(bào),2003,24(6):22

3 鐘聲亮,張邁生.釩酸鈰的微波快速合成.遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(4):10

4 王成偉,李夢柯,力虎林等.模板法合成高度取向碳納米管有序陣列膜的場電子發(fā)射特性.中國科學(xué) (A),2000,30(11):1019

5 Zhang H J,Yu Y G,Cheng Y J,et al.Growth of YbVO4stoichiometric crystal.Journal of Crystal Growth,2005,283:438

6 王敏煒,彭年才,李鳳儀.化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管的研究進(jìn)展.現(xiàn)代化工,2002,22(4):18

HYDROTHERMAL SYNTHESIS OF LaVO4NANORODS

Jia Liping Pu Xipeng Zhang Dafeng Li Jichao
(College of Materials Science and Engineering,Liaocheng University,Liaocheng 252059)

LaVO4nanorods were synthesized by hydrothermal method using La(NO3)3and Na3VO4as raw materials.The influences of the hydrothermal temperature and the concentration of EDTA on the structure and morphology of LaVO4nanorods were studied in detail.The obtained products were characterized by XRD and SEM.The experimental results indicated that the structure of as-synthesized LaVO4nanorods were tetragonal zircon-type and the hydrothermal temperature and the concentration of EDTA effected the morphology of LaVO4.

LaVO4nanorods,hydrothermal method,morphology

on Jan.26,2010

T Q 1 7 4.7 5

A

1000-2278（2010）02-0218-03

2010-01-26

聊城大學(xué)科研基金項(xiàng)目（編號(hào)：X071002）

賈麗萍，E-mail:jialiping@lcu.edu.cn

Jia Liping,E-mail:jialiping@lcu.edu.cn