专利摘要

本发明公开了一种Ag2Nb4O11纳米织构片状粒子及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域，包括以下步骤：1)按1g：80～150mL的料液比，将层状结构H4Nb6O17片状粒子加入AgNO3溶液中，充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，得到沉淀；2)按1g：80～150mL的料液比，将步骤1)得到的沉淀加入新鲜配制的AgNO3溶液中，继续充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，收集沉淀；3)重复步骤2)操作2～4次，制得层状结构Ag3HNb6O17；4)将层状结构Ag3HNb6O17在400～800℃下热处理2～4h，制得Ag2Nb4O11纳米织构片状粒子。本发明操作简单、重复性高，经本方法制得的片状结构Ag2Nb4O11结晶性能好，纯度高，形貌和微观结构可控。

权利要求

1.一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按1g：80～150mL的料液比，将层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子加入AgNO₃溶液中，充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，得到沉淀；

2)按1g：80～150mL的料液比，将上一步制得的沉淀加入AgNO₃溶液中，继续充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，收集沉淀；

3)重复步骤2)操作2～4次，制得层状结构Ag₃HNb₆O₁₇；

4)将层状结构Ag₃HNb₆O₁₇在400～800℃下热处理2～4h，制得Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

2.根据权利要求1所述的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，所述AgNO₃溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，充分搅拌反应的时间为12～24h。

4.根据权利要求1或3所述的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，充分搅拌反应时的搅拌温度为室温。

5.根据权利要求1所述的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，采用去离子水对沉淀进行洗涤。

6.根据权利要求1所述的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，其特征在于，干燥是在40～60℃下进行。

7.采用权利要求1～6中任意一项所述的方法制得的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

8.根据权利要求7所述的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子，其特征在于，Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，宽度为1μm。

9.根据权利要求7所述的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子，其特征在于，Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子是由尺寸为5～100nm的纳米晶定向排列构成。

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子及其制备方法。

背景技术

铌酸银Ag₂Nb₄O₁₁具有良好的铁电极化常数，是一种应用广泛的铁电介电材料。Ag₂Nb₄O₁₁还可作为光催化材料，它在光照射条件下能够降解有机物并且拥有优异的循环性能。众所周知，光催化材料的形貌和粒径直接影响着其光催化能力。因此，如何实现形貌和微观结构可控成为光催化半导体材料研究的热点。

目前，国内外提出的Ag₂Nb₄O₁₁的制备方法主要为固相法。HongjunDong等在HongjunDong,GangChen,JingxueSun,etal.Stability,durabilityandregenerationabilityofanovelAg-basedphotocatalyst,Ag₂Nb₄O₁₁[Chem.Commun.2014,50:6596-6599]中，利用固相法制备了结晶性良好的Ag₂Nb₄O₁₁粒子。MasóNahum等在MasóNahum,WoodwardDavidI,PamA.Thomas,etal.StructuralcharacterisationofferroelectricAg₂Nb₄O₁₁anddielectricAg₂Ta₄O₁₁[J.Mater.Chem.2011,21:2715-2722]中，利用固相法制备了Ag₂Nb₄O₁₁。DavidI.Woodward等在DavidI.WoodwardandPamA.Thomas.FerroelectricityinthexAg₂Nb₄O₁₁-(1-x)Na₂Nb₄O₁₁solidsolution.[Appl.Phys.Lett.2011,98,132904]中，利用固相法制备了xAg₂Nb₄O₁₁-(1-x)Na₂Nb₄O₁₁固溶体。陈修锐等报道了混合相铌酸银薄膜的光电化学性能[人工晶体报，2013.42(10):2076-2079]中，先用固相法制备了Ag₂Nb₄O₁₁和AgNbO₃混合相，然后利用脉冲激光沉积法在FTO基片上制备混合相铌酸银薄膜。

以上制备Ag₂Nb₄O₁₁的方法均为固相法，需要高温煅烧，制备条件要求高、步骤繁杂，且合成的粒子形貌和微观结构难以控制。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子及其制备方法，该方法操作简单、重复性高，经本方法制得Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的结晶性能好，纯度高，形貌和微观结构可控。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

1)按1g：80～150mL的料液比，将层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子加入AgNO₃溶液中，充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，得到沉淀；

2)按1g：80～150mL的料液比，将上一步制得的沉淀加入AgNO₃溶液(新鲜配制)中，继续充分搅拌反应后，经过滤、洗涤、干燥，收集沉淀；

3)重复步骤2)操作2～4次，制得层状结构Ag₃HNb₆O₁₇；

4)将层状结构Ag₃HNb₆O₁₇在400～800℃下热处理2～4h，制得Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

所述AgNO₃溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。

充分搅拌反应的时间为12～24h。

充分搅拌反应时的搅拌温度为室温。

采用去离子水对沉淀进行洗涤。

干燥是在40～60℃下进行。

本发明还公开了采用上述公开的的方法制得的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，宽度为1μm。Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子是由尺寸为5～100nm的纳米晶定向排列构成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，首先，以层状结构H₄Nb₆O₁₇为前驱体，以AgNO₃为银源，利用层状结构H₄Nb₆O₁₇的拓扑原位结构转变反应，将层状结构H₄Nb₆O₁₇加入AgNO₃溶液中，充分搅拌反应，使Ag⁺与层状结构H₄Nb₆O₁₇中的H⁺进行离子交换，由于H₄Nb₆O₁₇的结构特点，层间H⁺不能完全被Ag⁺置换，只有四分之三的H⁺能被Ag⁺取代，生成层状结构的Ag₃HNb₆O₁₇。然后，对层状结构的Ag₃HNb₆O₁₇进行热处理，在热处理的过程中层状结构的Ag₃HNb₆O₁₇转变为Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。该制备方法反应条件温和(热处理温度仅为400～800℃)，操作简单，重复性高。

进一步地，AgNO₃溶液的浓度为0.05～0.5mol/L，通过控制AgNO₃浓度和热处理温度能够有效控制铌酸银的化学组成和微观结构。

经本发明方法制得的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子，该片状粒子是由纳米晶定向排列构成，片状粒子的平均长度为2μm，宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶尺寸为5～100nm，并且结晶性好，纯度高，形貌和微观结构可控。

附图说明

图1是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的X射线衍射(XRD)图谱；

图2是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的扫描电镜(SEM)照片；

图3是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的透射电镜(TEM)照片及选区电子衍射照片(SEAD)；

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开的一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照1g：80～150ml的比例，将层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子加入到浓度为0.05～0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12～24h后，过滤、洗涤得到沉淀。

步骤2，为了使层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子中的H⁺被充分交换，将步骤1得到的沉淀，再次按照1g：80～150ml的比例，加入到80～150ml新鲜的0.05～0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12～24h后，过滤、洗涤再次得到沉淀。该步骤重复2～4次后(每次均以上一步制得的沉淀作为反应物料)，经干燥最终得到层状结构Ag₃HNb₆O₁₇。

步骤3，将步骤2最终得到的Ag₃HNb₆O₁₇在400～800℃下热处理2～4h，反应得到Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

热处理过程的化学反应：Ag₃HNb₆O₁₇→Ag₂Nb₄O₁₁+H₂O(g)。

经本发明方法制得的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子，该片状粒子是由纳米晶定向排列构成，片状粒子的平均长度为2μm，宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶尺寸为5～100nm。

实施例1

一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取1.0g层状结构H₄Nb₆O₁₇，加入到80ml的浓度为0.05mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h，然后过滤、洗涤，得到沉淀。

步骤2：为了使层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子中的H⁺被充分交换，将步骤1得到的沉淀再次加入到80ml新鲜的浓度为0.05mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h后，过滤、洗涤，经干燥最终得到层状结构Ag₃HNb₆O₁₇。

步骤3：将步骤2得到的Ag₃HNb₆O₁₇在400℃下热处理2h，得到Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

本实施例所得到的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，平均宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶平均尺寸为5nm。

实施例2

一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取1.0g层状结构H₄Nb₆O₁₇，加入到100ml的浓度为0.4mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h，然后过滤、洗涤，得到沉淀。

步骤2：为了使层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子中的H⁺被充分交换，将步骤1得到的沉淀再次加入到100ml新鲜的浓度为0.4mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h后，过滤、洗涤再次得到沉淀。该步骤重复2次后(每次均以上一步制得的沉淀作为反应物料)，经干燥最终得到层状结构Ag₃HNb₆O₁₇。

步骤3：将步骤2得到的Ag₃HNb₆O₁₇在500℃下热处理4h，得到Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

本实施例所得到的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，平均宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶平均尺寸为20nm。

实施例3

一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取1.0g层状结构H₄Nb₆O₁₇，加入到130ml的浓度为0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h，然后过滤、洗涤，得到沉淀。

步骤2：为了使层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子中的H⁺被充分交换，将步骤1得到的沉淀再次加入到130ml新鲜的浓度0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌12h后，过滤、洗涤再次得到沉淀。该步骤重复3次后(每次均以上一步制得的沉淀作为反应物料)，经干燥最终得到层状结构Ag₃HNb₆O₁₇。

步骤3：将步骤2得到的Ag₃HNb₆O₁₇在600℃下热处理2h，得到Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

本实施例所得到的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，平均宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶平均尺寸为50nm。

实施例4

一种Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取1.0g层状结构H₄Nb₆O₁₇，加入到150ml浓度为0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌24h，然后过滤、洗涤，得到沉淀。

步骤2：为了使层状结构H₄Nb₆O₁₇片状粒子中的H+被充分交换，将步骤1得到的沉淀再次加入到150ml新鲜的浓度0.5mol/L的AgNO₃溶液中，搅拌24h后，过滤、洗涤再次得到沉淀。该步骤重复4次后(每次均以上一步制得的沉淀作为反应物料)，经干燥最终得到层状结构Ag₃HNb₆O₁₇。

步骤3：将步骤2得到的Ag₃HNb₆O₁₇在800℃下热处理4h，得到Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子。

本实施例所得到的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子的平均长度为2μm，平均宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶平均尺寸为100nm。

如图1所示，图1是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的XRD图谱。由图可以看出：本发明制备的粒子的物相为Ag₂Nb₄O₁₁，通过与标准卡片对比，粒子具有取向性。

如图2所示，图2是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的SEM照片。由图可以看出：本发明得到的Ag₂Nb₄O₁₁为纳米织构片状粒子是由纳米晶组成的，片状粒子的平均长度为2μm，平均宽度为1μm，构成片状粒子的纳米晶平均尺寸为10nm。

如图3所示，图3是由本发明制备的Ag₂Nb₄O₁₁纳米织构片状粒子的TEM照片和SEAD照片。由图可以看出：纳米晶构成的片状粒子显示出单晶的衍射花样，表明构成片状粒子由纳米晶定向排列构成。

一种Ag2Nb4O11纳米织构片状粒子及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。