[发明专利]一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料制备工艺的技术领域，具体涉及一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法。

背景技术

烧绿石晶体属立方面心晶系，由于其独特的结构，具有热稳定性好、能进行离子交换、有导电性、光催化性能等优点。铌钨酸盐属于烧绿石结构，许多科学家对铌钨酸盐的光催化性能和介电性能等进行了研究。

目前，绝大多数铌钨酸盐材料都是采用高温固相方法合成的。高温固相法需要反复高温灼烧研磨，产物易产生团聚，造成颗粒尺寸增大，比表面积降低，导致材料的离子交换及催化性能受限。目前文献上尚未报道利用溶胶-凝胶法制备铌钨酸盐KNbWO₆·H₂O。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法。

具体的技术方案如下：

一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法，使用Nb₂O₅作为铌源，将质量比为1：5：60的Nb₂O₅、KOH、去离子水置于反应釜中，其中去离子水的体积不超过反应釜容量的80％，在180℃反应48h，得到[Nb₆O₁₉]^8-碱性溶液作为前驱体，将浓度为1mol/L的稀盐酸滴加至[Nb₆O₁₉]^8-碱性溶液中，出现Nb(OH)₅沉淀，继续滴加1mol/L的稀盐酸至沉淀不再增加，将沉淀离心分离、洗涤、烘干备用；将得到的Nb(OH)₅与柠檬酸加入到质量分数为30％的过氧化氢溶液中，每克柠檬酸加入质量分数30％的过氧化氢溶液≥40ml，柠檬酸与Nb(OH)₅的质量比≥5；搅拌至溶液澄清后按照Nb、W、K的物质的量比1：1：1加入偏钨酸铵和碳酸钾，再加入乙二醇作为分散剂，改善溶胶的稳定性，减少粒子团聚，使用1mol/L的稀氨水调节溶液的pH＝3～5；80～100℃下烘干得到粘稠状溶胶，进一步脱水得到干凝胶；200～400℃去除体系中的有机物，700℃煅烧5h以上，冷却后即可得到烧绿石结构铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O。

在本发明的一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法中，优选使用1mol/L的稀氨水调节溶液的pH＝3。

在本发明的一种溶胶凝胶法制备铌钨酸盐的方法中，每克Nb(OH)₅沉淀优选使用0.2克乙二醇作为分散剂。

其中，新制的Nb(OH)5为无定形态，1000℃下煅烧后失水，转化为Nb2O5，通过热重法分析(TGA)测得的数据确定Nb的含量，作为定量计算的依据。

在实验室稀盐酸是以6-10滴/分钟的速度滴加至[Nb6O19]^8-碱性溶液中去的。

本发明具有成本低，工艺简单，安全环保等优点；使用柠檬酸作为络合剂，与溶液中的金属离子形成配合物，有利于溶胶-凝胶转变，促使目标产物形成；与水热法、高温固相法相比，产物的粒子尺寸明显减小。

附图说明

图1为实施例1制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图2为实施例1制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的扫描电镜照片。

图3为实施例2制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图4为实施例3制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图5为实施例4制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图6为实施例4制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的扫描电镜照片。

图7为实施例5制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图8为实施例6制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。

图9为实施例7制得的铌钨酸钾KNbWO₆·H₂O的X-射线衍射图。