钒酸镧纳米棒的水热合成

贾丽萍 蒲锡鹏 张大凤 李继超

（聊城大学材料科学与工程学院，聊城：252059）

钒酸镧纳米棒的水热合成

贾丽萍 蒲锡鹏 张大凤 李继超

（聊城大学材料科学与工程学院，聊城：252059）

以La(NO3)3和Na3VO4为原料，水热合成了LaVO4纳米棒。研究了EDTA用量、水热温度对LaVO4纳米棒结构和形貌的影响。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了表征。结果表明，产物为单一四方锆石型结构的钒酸镧棒，EDTA的用量和水热温度均对产物钒酸镧的形貌有一定的影响。

水热合成，钒酸镧，形貌

1 前言

稀土钒酸盐晶体是优质的激光晶体，在二极管激光泵浦倍频激光器和频率上转换激光方面都具有重要的应用价值，并且依托蓝、绿激光器行业的迅猛发展，可以广泛地应用于激光通讯、激光测距、激光印刷、光盘技术、彩色打印等各种领域，发展潜力极大，具有很广的应用前景。钒酸镧晶体是一种性能优良的双折射单轴晶体，透光性能好，在较广的光谱范围内均有高度的光学透明性，可做为荧光剂、偏振器和激光基质材料等[1]。

目前，纳米材料的制备方法主要有微乳液法[2]、微波合成法[3]、模板导向法[4]、水热合成法[5]、化学气相沉积法[6]等，其中，水热法由于制备过程不需作高温灼烧处理，避免了在此过程中可能形成的粉体硬团聚，且污染小，能耗少，制得的粉体纯度高，分散性好，结晶完整。本文采用EDTA作为配位剂和模板剂，用水热的方法合成了钒酸镧纳米棒，并研究了水热温度和EDTA用量对产物形貌的影响。结果发现，水热温度和EDTA用量均对产物的形貌有一定程度的影响，其中，水热温度对产物的形貌影响较大。

2 实验部分

2.1 实验试剂

硝酸镧（La(NO3)3·6H2O），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；钒酸钠（NaVO4·12H2O），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙二胺四乙酸二钠（EDTA），分析纯，天津市化学试剂三厂；氨水，分析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂；无水乙醇分析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂。

2.2 实验步骤

取 50ml、0.05mol·L-1La(NO3)3溶液于烧杯中，加入一定量的EDTA，在磁力搅拌下，慢慢加入氨水（25%）直至形成澄清的溶液。然后将50ml、0.05mol·L-1的Na3VO4溶液逐滴加入到上述溶液中，随后滴加氨水调节至pH=9。将上述混合液继续搅拌30 min之后转入120 ml的不锈钢反应釜中，密封高压釜使其水热反应24 h，自然冷却至室温，用去离子水和无水乙醇洗涤，在干燥箱中以80℃的温度干燥3h后得到最终产物。

2.3 表征

XRD测试用德国布鲁克AXS公司的D8 ADVANCE X射线粉末衍射仪，Cu耙。用日本JSM6380LV扫描电子显微镜观察产物的微观形貌。

3 实验结果与讨论

3.1 E D T A与L a3+的摩尔比对L a V O4形貌的影响

图1为不同EDTA与La3+的摩尔比时分别所制得样品的XRD图谱，水热温度是180℃，时间是24h。图中样品所有的衍射峰与标准卡 JCPDS 01-070-5226相对应，表明产物为四方晶相的钒酸镧。另外，在该衍射图谱上并没有发现其他杂峰，表明所得产物为纯净的四方相的LaVO4晶体。

EDTA与La3+摩尔比不同时，通过水热合成的产物LaVO4的形貌采用SEM进一步考察。由图2可以看出，EDTA的用量对产物的形貌有一定的影响。当La3+与EDTA的用量比为1∶1时，生成的LaVO4为棒状，长约0.8μm，粗细不均匀；增加EDTA的用量，当La3+与EDTA的摩尔比为1∶1.5时，LaVO4棒两头变粗，象人的骨骼一样，但粗细仍不均匀；继续增加E DTA的用量，当用量比在1∶2时，得到分散性很好、长短、粗细都很均匀的骨骼状的LaVO4，长约为3μm。

3.2 反应温度对L a V O4微粒结构和形貌的影响

图3是不同水热反应温度时产物钒酸镧的XRD谱图，水热 24h，n(EDTA)∶n(La3+)=2∶1。由图 3 可以看出，随反应温度的升高，粉体的特征峰强度增高。这可能是因为水热反应使体系发生晶化作用，形成LaVO4微晶，升高反应温度将促使驱动力增加，液固界面移动加快，反应速率提高。同时，温度升高使组分扩散作用加快，产物的结晶作用增强，导致微晶的长大，结构更加完整。

反应体系于不同温度下所得产物的SEM图像如图4所示。在120℃、150℃时细长的钒酸镧纳米棒沿某一方向聚集，形成扫帚的形状，而当温度升高到180℃时，形成两头粗、中间细的骨骼状，分散性好，大小均匀，长约3μm，中间部分的直径约为0.5μm，两头部分的直径约为0.8μm。

4 结论

本文研究了水热反应温度和EDTA用量对LaVO4纳米棒形貌的影响，结果表明当La3+与EDTA的摩尔比为1∶2时，得到分散性很好、长短、粗细都很均匀的骨骼状的LaVO4；当水热温度在120℃、150℃时所得钒酸镧为扫帚状，而当温度升高到180℃时，所得钒酸镧为骨骼状。

1 戈磊,崔立山.新型可见光活性氧化钯/钒酸铋复合光催化剂的制备及其光催化性能.硅酸盐学报,2008,36(3):320

2 赵永男,陈向明,李秀宏等.微乳液体系中溶剂热合成Co纳米纤维.高等学校化学报,2003,24(6):22

3 钟声亮,张迈生.钒酸铈的微波快速合成.辽宁石油化工大学学报,2006,26(4):10

4 王成伟,李梦柯,力虎林等.模板法合成高度取向碳纳米管有序阵列膜的场电子发射特性.中国科学 (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 王敏炜,彭年才,李凤仪.化学气相沉积法制备碳纳米管的研究进展.现代化工,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

聊城大学科研基金项目（编号：X071002）

贾丽萍，E-mail:jialiping@lcu.edu.cn

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