一种水热法制备片状硫化镧微晶的方法   0    0

[0001] 本发明涉及一种La2S3微晶的制备方法，一种水热法制备片状硫化镧微晶的方法。技术背景

[0002] 硫化镧为稀土硫族化合物材料，广泛应该用于稀土合金制备、超导、磁冷却、磁性薄膜、光电及热电动势器件等[G.D.Bagde，H.M.Pathan，C.D.Lokhande，et al.Studies on Sprayed Lanthanum Sulphide(La2S3)Thin Films from Non-aqueous Medium.Applied Surface Science，2005，252：1502-1509]。La2S3在结晶状态有3种不同的同素异型结构(α，β，γ-La2S3)。硫化镧存在于两种结晶变型：低温相(α)是正交相而立方相(γ)可以在气温高于1000℃时得到。中间的四方相(β)实际上是硫氧化物(La10S15-xOx)，它是一部分的氧取代了硫。β-La2S3通常是一个硫氧化物(La10S14O1-xSx，0＜x＜1)，氧原子来稳定四方相。β-La2S3通常用来做荧光剂。γ-La2S3是一个有缺陷的立方Th3P4结构，它类似于CaLa2S4，它表现出了强烈的色彩，使它成为一个潜在的新颜料来取代塑料中一些有毒的颜料。

[0003] 目前，许多研究团队用物理和化学技术制备了硫化镧，La2S3薄膜的制备方法主要有气相沉积法[Lu Tian，Ti Ouyang，Kian Ping Loh，et al.La2S3 thin films from metal organic chemical vapor deposition of single-source precursor.Journal of Materials Chemistry，2006，16：272-277]、原子层外延法[Kaupo Kukli，Hannele Heikkinen，Erja Nykanen，et al.Deposition of lanthanum sulfide thin films by atomic layer epitaxy.Journal of Alloys and Compounds，1998，275-277：10-14]、喷雾热解法[G.D.Bagde，S.D.Sartale，C.D.Lokhande.Deposition and annealing effect on lanthanum sulfide thin films by spray pyrolysis.Thin Solid Films，2003，445：1-6]等；制备La2S3纳米晶的方法有高温固相法[Michihiro Ohta，Haibin Yuan，Shinji Hirai，et al.Preparation of R2S3(R:La，Pr，Nd，Sm)powders by sulfurization.Journal of Alloys and Compounds，2004，374：112-115]和溶剂热法[Kaibin Tang，Changhua An，Pingbo Xie，et al.Low-temperature synthesis and characterization of β-La2S3 nanorods.Journal of Crystal Growth，2002，245：304-308]，这些方法制备La2S3薄膜所需设备比较昂贵，成本较高，安全系数低，且工艺难以控制。水热法是在特制的密闭反应容器(高压釜)里，用水溶液作为介质，通过对反应容器加热，形成一个有一定温度、一定压力的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。
发明内容：

[0004] 本发明的目的是提出一种节约成本，操作简单，反应温度低，大大降低了能耗，并且适合大规模生产的水热法制备片状硫化镧微晶的方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0006] 1)首先将2～4mmol分析纯的七水氯化镧(LaCl3·7H2O)溶解于5～10mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；

[0007] 2)将8～15mmol分析纯的五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶解于25～40mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液B；

[0008] 3)将A溶液加入到B溶液中，搅拌均匀，用氨水调节反应液的pH值为7.0～8.5得溶液C；

[0009] 4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在70～90％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，温度为120～180℃，反应10h～40h，反应结束后自然冷却到室温；

[0010] 5)打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中80～120℃下干燥1～3h，即得La2S3微晶。

[0011] 水热法的原理是在水热的条件下加速离子反应和促进水解反应，使一些在常温常压下反应速率很慢的热力学反应，在水热条件下可实现反应快速化。水热法的原料成本相对较低，所得纳米颗粒纯度高、分散性好、晶型与形貌易于控制。本发明采用简单的水热法制备工艺，反应在液相中一次完成，不需要后期处理，工艺设备简单，原料易得，制备成本较低，反应周期短，可重复性高，制备出片状硫化镧微晶的方法。

[0014] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

[0015] 实施例1：

[0016] 1)首先将2mmol分析纯的七水氯化镧(LaCl3·7H2O)溶解于5mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；

[0017] 2)将15mmol分析纯的五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶解于40mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液B；

[0018] 3)将A溶液加入到B溶液中，搅拌均匀，用氨水调节反应液的pH值为7.0得溶液C；

[0019] 4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在70％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，温度为120℃，反应40h，反应结束后自然冷却到室温；

[0020] 5)打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中80℃下干燥3h，即得La2S3微晶。

[0021] 由图1可知所制备的微晶为La2S3微晶。

[0022] 由图2可知所制备的La2S3微晶为片状的结构。

[0023] 实施例2：

[0024] 1)首先将3mmol分析纯的七水氯化镧(LaCl3·7H2O)溶解于10mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；

[0025] 2)将12mmol分析纯的五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶解于25mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液B；

[0026] 3)将A溶液加入到B溶液中，搅拌均匀，用氨水调节反应液的pH值为8.0得溶液C；

[0027] 4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在90％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，温度为150℃，反应25h，反应结束后自然冷却到室温；

[0028] 5)打开水热反应釜，产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中100℃下干燥2h，即得La2S3微晶。

[0029] 实施例3：

[0030] 1)首先将4mmol分析纯的七水氯化镧(LaCl3·7H2O)溶解于8mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液A；

[0031] 2)将8mmol分析纯的五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶解于32mL蒸馏水中，搅拌均匀得到溶液B；

[0032] 3)将A溶液加入到B溶液中，搅拌均匀，用氨水调节反应液的pH值为8.5得溶液C；

[0033] 4)将溶液C倒入水热反应釜中，填充度控制在80％；然后密封水热反应釜，将其放入电热恒温鼓风干燥箱中，温度为180℃，反应10h，反应结束后自然冷却到室温；

[0034] 5)打开水热反应釜，将产物用蒸馏水、无水乙醇依次洗涤1～3次，于电热恒温鼓风干燥箱中120℃下干燥1h，即得La2S3微晶。

[0012] 图1为实施例1所制备La2S3微晶的X-射线衍射(XRD)图谱，其中横坐标为衍射角2θ，单位为°，纵坐标为衍射峰强度，单位为cps。

[0013] 图2为实施例1所制备La2S3微晶的扫描电镜(SEM)照片。