一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用，该材料的化学元素组成为REMoO，RE选自稀土元素中的一种；制备方法为：步骤1：称取含有对应元素的化合物作为原料；再称取添加剂；步骤2：加入溶剂，充分搅拌，再添加添加剂；步骤3：将混合溶液转移至三口烧瓶中，并注入惰性气体；步骤4：在加热搅拌条件下反应，控制反应温度和时间，得到分散液；步骤5：将分散液通过高速离心机收集沉淀物，使用非极性溶剂和极性溶剂洗涤产物，得到一种稀土基氧化物超细纳米线材料。本发明专利技术的制备方法便捷高效易操作，所制备的材料具有较好的光学性质，可应用于柔性材料领域和光催化领域。可应用于柔性材料领域和光催化领域。可应用于柔性材料领域和光催化领域。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法，还涉及该稀土基氧化物超细纳米线材料的应用。

技术介绍

[0002]超细纳米线近年来受到了越来越广泛的关注，其直径可以低至一个至几个晶胞大小尺寸。超细纳米线极高的表面原子暴露率有助于催化性能的提升和催化活性中心的确定；大的长径比有利于增强其胶体稳定性，从而具有很好的溶液加工性；此外，由于其特征尺度达到了与分子相当的水平，因此可能在这类无机材料中观察到类高分子的性质。稀土由十七种元素构成，包括钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Er)、钬(Ho)、饵(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。稀土元素特殊的4f电子结构赋予其丰富的光学、电学及磁学性能。而稀土基超细纳米线材料有望表现出更加特殊的光电磁性能，同时对于这类材料的研究也是开发稀土新型功能材料、合理利用稀土资源的重要方向。目前这类材料在光催化领域的性能有待进一步提高，进而为稀土基氧化物超细纳米线材料的实际工业化应用提供理论基础和技术支持。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用，解决了目前稀土基超细纳米线材料在在光催化领域的性能有待进一步提高的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法，其中，一种稀土基氧化物超细纳米线材料的化学元素组成为REMoO，其中：RE选自Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中的一种；其制备方法包括如下步骤：
[0006]步骤1：按照化学元素组成REMoO的成分，分别称取含有RE元素的化合物原料与含有Mo元素的化合物原料，得到混合原料，再称取添加剂；
[0007]其中含有RE元素的化合物原料包括稀土硝酸盐、醋酸盐、卤化物；含有Mo元素的化合物原料为Mo元素的含氧酸或Mo元素的含氧酸铵盐；添加剂为直链有机羧酸和直链有机胺，其中，直链有机胺与直链有机羧酸的摩尔比例为5
‑
20，直链有机酸与直链有机胺的碳链长度为6
‑
22；
[0008]其中，含有RE元素的化合物原料与含有Mo元素的化合物原料的摩尔比为10：1
‑
100：1；添加剂的总摩尔量与混合原料的摩尔比为20∶1
‑
30∶1；
[0009]步骤2：向称取的各原料中加入溶剂，充分搅拌，然后在其中添加添加剂；
[0010]步骤3：将原料与添加剂的混合溶液转移至三口烧瓶中，将三口烧瓶中的气体氛围换为惰性气体；
[0011]步骤4：在加热搅拌条件下开始反应，控制反应温度为30
‑
120℃，反应时间为1
‑
12小时，得到分散液；
[0012]步骤5：将反应得到的分散液通过高速离心机收集沉淀物，使用非极性溶剂和极性溶剂洗涤产物3
‑
7次，得到一种稀土基氧化物超细纳米线材料。
[0013]本专利技术的特点还在于；
[0014]一种稀土基氧化物超细纳米线材料的直径为1nm，长度大于1μm。
[0015]步骤2中，溶剂为直链烷烃或烯烃，直链烷烃或烯烃的碳链长度为6
‑
18，直链烷烃或烯烃的沸点大于反应的温度。
[0016]步骤4中，三口烧瓶中惰性气体体系的压力为一个大气压；反应过程中控制搅拌速度为300
‑
800rpm。
[0017]步骤5中，非极性溶剂包括正己烷、正戊烷、正庚烷、环己烷、氯仿、二氯甲烷、甲苯中的一种或多种；极性溶剂包括丙酮、乙醇、乙酸乙酯的一种或多种。
[0018]高速离心机的离心转速控制为6000rpm，时间控制为3
‑
7分钟。
[0019]采用制备方法所制备的一种稀土基氧化物超细纳米线材料可应用于光催化领域：包括作为光催化剂用于光催化甲苯氧化反应，甲苯氧化产物为苯甲醛和苯甲醇；
[0020]一种稀土基氧化物超细纳米线材料可以应用于柔性材料领域；包括其可以形成有机凝胶，可以使用静电纺丝、湿法纺丝操作进行加工。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料，具有类高分子性质，是连接无机材料与高分子的桥梁，其分散液具有高粘度和很强的可加工性，可以使用传统的高分子加工手段直接加工成薄膜、纤维等，在柔性材料领域有广阔的应用前景。经测试该稀土基氧化物超细纳米线材料具有半导体性质，在紫外及可见光区有较好的吸收，具有优异的光催化甲苯氧化性能，说明该材料有作为光催化剂的潜力。
[0022]本专利技术所提供的一种稀土基氧化物超细纳米线材料及其制备方法具有简单高效、低耗能、低污染、产率高等优点，制备出的材料性能优异。可以为光电、结构相关稀土功能材料的应用提供可靠的原料供给，具有一定的实用意义。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例1中样品的透射电子显微镜照片；
[0024]图2是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例1中样品的X
‑
射线粉末衍射图谱；
[0025]图3是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例2中样品的透射电子显微镜照片；
[0026]图4是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例3中样品的透射电子显微镜照片；
[0027]图5是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例4中样品的透射电子显微镜照片；
[0028]图6是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例5中样品的透射电子显微镜照片；
[0029]图7是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例6中样品的透射电子显微镜照片；
[0030]图8是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例7中样品的透射电子显微镜照片；
[0031]图9是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例1中样品的流变曲线图谱和分散液照片；
[0032]图10是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例1中样品的光学带隙图谱；
[0033]图11是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例3中样品形成有机凝胶的数码照片；
[0034]图12是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例8中样品形成薄膜的数码照片；
[0035]图13是本专利技术一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法及其应用的实施例9中样品形成静电纺丝纤维的扫描电子显微镜照片；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土基氧化物超细纳米线材料的制备方法，其特征在于，其中，一种稀土基氧化物超细纳米线材料的化学元素组成为REMoO，其中：RE选自Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu中的一种；其制备方法包括如下步骤：步骤1：按照化学元素组成REMoO的成分，分别称取含有RE元素的化合物原料与含有Mo元素的化合物原料，得到混合原料，再称取添加剂；其中含有RE元素的化合物原料包括稀土硝酸盐、醋酸盐、卤化物；含有Mo元素的化合物原料为Mo元素的含氧酸或Mo元素的含氧酸铵盐；添加剂为直链有机羧酸和直链有机胺，其中，直链有机胺与直链有机羧酸的摩尔比例为5
‑
20，直链有机酸与直链有机胺的碳链长度为6
‑
22；其中，含有RE元素的化合物原料与含有Mo元素的化合物原料的摩尔比为10：1
‑
100：1；添加剂的总摩尔量与混合原料的摩尔比为20∶1
‑
30∶1；步骤2：向称取的各原料中加入溶剂，充分搅拌，然后在其中添加添加剂；步骤3：将原料与添加剂的混合溶液转移至三口烧瓶中，将三口烧瓶中的气体氛围换为惰性气体；步骤4：在加热搅拌条件下开始反应，控制反应温度为30
‑
120℃，反应时间为1
‑
12小时，得到分散液；步骤5：将反应得到的分散液通过高速离心机收集沉淀物，使用非极性溶剂和极性溶剂洗涤产物3
‑
7次，得到一种稀土基氧化物超细纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜亚平，符浩，曾志超，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：