具有四方雙錐均一形貌的銪摻雜鉬酸鑭納米發光材料及其製備方法

2023-06-23 15:16:46 1

專利名稱：具有四方雙錐均一形貌的銪摻雜鉬酸鑭納米發光材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有四方雙錐均一形貌的單分散銪摻雜鉬酸鑭納米發光材 料及其製備方法，屬於無機材料及材料製備技術領域。
背景技術：
鉬酸鑭是一種重要的功能材料，它不僅可作為快離子導體或催化劑應用於 眾多領域，而且還具有良好的穩定性和有效的能量傳遞等特點，使其成為一種
優良的發光基體材料。如陳德樸等人2002年在《材料化學》上報導，採用普通 水熱合成法製備出納米尺寸的La2(M004)3:Yb,Er上轉換發光材料，其螢光強度 與體相材料相比顯著增強(Chem.Mater., 2002, 14:2910-2914)，但是採用該方法 製備的納米晶的形貌為無規則類球狀顆粒，且有較多團聚現象，無法做到形貌、 尺寸可控合成；張娜等人採用氣溶膠(NaAOT)輔助水熱合成法，成功合成了 花團狀納米微結構的La2(Mo04)3:Eu螢光材料，該材料表現出強烈的紅光發射性 能(J.Phys.Chem.C, 2007， 111:5014-5019)，但是採用該方法，合成的微結構尺 寸較大，且分布寬化，達2-4,，該缺陷限制了材料在納米級光電器件領域中的 應用。
目前，該材料體系面臨的一個挑戰性問題是能否尋求一種簡便、易行的合 成工藝，通過工藝參數的合理調控，可控合成形貌均一、單分散、納米級尺寸 的稀土摻雜鉬酸鑭高質量發光材料。該研究無論對於系統研究材料的形貌與性 能之間的相互關係，還是將之作為基本結構單元構造組裝納米器件都具有十分 重要的科學意義。

發明內容
本發明提供了一種具有四方雙錐均一形貌的單分散銪摻雜鉬酸鑭納米發光 材料的製備方法。
本發明所提供的製備方法，是將稀土化合物與鉬酸鹽在油酸、油胺、乙醇和 水的混合體系中進行熱液反應，通過工藝參數的調控，成功合成具有四方雙錐均一形貌的單分散銪摻雜鉬酸鑭納米發光材料。四方雙錐La2(M004)3:5% 10%Eu的製備工藝如下先將油酸、油胺與乙醇混合，然後加入稀土離子溶液 和鉬酸鹽水溶液，在110-15(TC下熱液反應得到所述摻銪鉬酸鑭納米發光材料。 反應中，油胺與油酸的比例為1:1;油胺或油酸與總稀土金屬離子的摩爾比為 20-25:1;所用的總稀土金屬離子的濃度為0.03-0.08mol/L，鉬酸根離子與總稀土 金屬離子的摩爾比為3:2;稀土金屬離子溶液和鉬酸根離子水溶液的總體積與乙 醇的體積比為1:2-3;反應時間6-24小時。對於稀土金屬鑭和銪，利用它們的可 溶性鹽，如稀土氯化物或硝酸鹽來提供，或以其氧化物與鹽酸或硝酸反應來制 備稀土離子溶液。鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸鉀等。
材料的組成、結構、形貌及性能和用途的描述採用該方法合成的 La2(MoO4)3:5% 10%Eu，其主要形貌特徵為具有四方雙錐外形、單分散、形貌 高度均一；該納米錐體為體心四方結構，尺寸可控，其錐體的稜邊長度可實現 從約160nm至70nm的可控合成。該發光材料在室溫394 nm激發下，可在612 nm 處有較強的紅光發射，色純度高，可應用於未來高色純度的顯示領域。


圖1為實施例1所製備的慘銪鉬酸鑭納米晶體的X射線粉末衍射圖
圖2為實施例1所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的發射光譜圖(激發波長為
394nm)
圖3為實施例1所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的掃描電鏡照片 圖4為實施例2所製備的慘銪鉬酸鑭納米晶體的透射電鏡照片 圖5為實施例3所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的低倍透射電鏡照片 圖6為實施例3所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的高倍透射電鏡照片 圖7為實施例4所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的低倍透射電鏡照片 圖8為實施例4所製備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的高倍透射電鏡照片
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發明。 實施實例1:
分別準確量取2 ml油酸和2 ml油胺，將其先後緩慢地加入18ml的無水乙醇 中，並攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，並通 過加熱除去剩餘的鹽酸，然後加入95.4 mg的LaCly6H20配成體積為4 ml的水溶液A。另外稱量108.9 mg的Na2MoCV2H20配成4 ml的水溶液B。伴隨著劇 烈磁力攪拌，先後將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，並繼續攪拌約 30分鐘，最後置於40ml的不鏽鋼耐壓反應釜中，在140。C反應8小時，所得沉 澱經離心分離、清洗、乾燥後，得到產物粉末。該產物經X射線粉末衍射鑑定 為純的體心四方結構，見圖l;利用儀器Perkin Elmer LS-55，以394nm為激發 波長，得到高純的紅光發射譜，見圖2;用掃描電子顯微鏡對產物進行形貌分析， 觀察到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌，納米錐體的稜邊長度約為160 nm， 見圖3。
實施實例2:
分別量取2ml油酸和2ml油胺，先後緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，並 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，並通過加熱 除去剩餘的鹽酸，然後加入116.9 mg的La(NO3)3'6H20配成體積為4 ml的水溶 液A。另外稱量108.9mg的Na2Mo(V2H20配成4ml的水溶液B。伴隨著劇烈 磁力攪拌，先後將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，並繼續攪拌約30 分鐘，最後置於40 ml的不鏽鋼耐壓反應釜中，在11(TC反應24小時，所得沉 澱經離心分離、清洗、乾燥後，得到產物粉末。用透射電子顯微鏡對產物進行 形貌分析，觀察到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌，納米錐體的稜邊長度 約為130 nm，見圖4。
實施實例3:
分別量取2 ml油酸和2 ml油胺，先後緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，並 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，並通過加熱 除去剩餘的鹽酸，然後加入95.4 mg的LaCly6H20配成體積為4 ml的水溶液A。 另外稱量108.9 mg的Na2Mo(V2H20配成4 ml的水溶液B。伴隨著強力攪拌， 先後將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，並繼續攪拌約30分鐘，最後 置於40 ml的不鏽鋼耐壓反應釜中，在14(TC反應6小時，所得沉澱經離心分離、 清洗、乾燥後，得到產物粉末。用透射電子顯微鏡對產物進行形貌分析，觀察 到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌(圖5)，納米錐體的稜邊長度約為110 nm，見圖6。
實施實例4:
分別量取4 ml油酸和4 ml油胺，先後緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，並 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解11mg的Eu203，並通過加熱除 去剩餘的鹽酸，然後加入190.8 mg的LaCl3'6H20配成體積為4 ml的水溶液A。 另外稱量217.8mg的Na2MoCV2H20配成4ml的水溶液B。伴隨著劇烈磁力攪拌， 先後將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，並繼續攪拌約30分鐘，最後 置於40ml的不鏽鋼耐壓反應釜中，在14(TC反應8小時，所得沉澱經離心分離、
清洗、乾燥後，得到產物粉末。用透射電子顯微鏡對產物進行形貌分析，觀察 到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌(圖7)，納米錐體的稜邊長度約為70nm， 見圖8。
上述具體實施方式
僅用來解釋說明本發明，不是對本發明進行限制，在發明 的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都屬於本 發明的保護範圍。
詳細寫明具體的優選方式，可對照附圖具體說明。
權利要求
1、具有四方雙錐均一形貌的單分散銪摻雜鉬酸鑭納米發光材料，其特徵在於具有四方雙錐微觀形貌，尺寸分布均一，為體心四方結構，色純度高、紅光發射、強度高。
2、 製備均一形貌的單分散摻銪鉬酸鑭納米晶體的方法，是將稀土金屬化合 物與鉬酸鹽在油酸、油胺、乙醇和水的混合體系中進行反應，得到所述產物。
3、 根據權利要求2所述方法，其特徵在於先將油酸和油胺與乙醇混合，然後加入稀土金屬離子溶液和鉬酸鹽水溶液，在110-15(TC下反應得到所述摻銪 鉬酸鑭納米晶體。
4、 根據權利要求2所述方法，其主要工藝參數特徵在於反應中，油胺與 油酸的比例為1:1;油胺或油酸與總稀土金屬離子的摩爾比為20-25:1;所用的總 稀土金屬離子的濃度為0.03-0.08mol/L，鉬酸根離子與總稀土金屬離子的摩爾比 為3:2;稀土金屬離子溶液和鉬酸根離子水溶液的總體積與乙醇的體積比為 1:2-3;反應時間6-24小時。
全文摘要
本發明所提供的具有四方雙錐均一形貌的單分散銪摻雜鉬酸鑭納米發光材料表現出高純度、高強度的紅光發射性能，可應用於未來高色純度的顯示領域。另外，本發明以稀土金屬化合物、鉬酸鹽為原料，在油胺、油酸、水和乙醇的混合體系中進行熱液反應，即可得到具有均一形貌的單分散摻銪鉬酸鑭納米材料，且通過調節反應溫度、時間、稀土金屬離子的濃度等工藝參數，可實現調控材料顆粒尺寸的大小。這種製備方法操作簡單，成本低，可控性好，對於研究納米材料性能的尺寸依賴性具有重大意義，且對於合成其它單分散均一形貌的稀土摻雜納米材料具有啟發意義。
文檔編號C30B29/32GK101358130SQ20081020016
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者施劍林, 步文博, 陳振興 申請人:中國科學院上海矽酸鹽研究所