一種磷酸鑭或稀土摻雜磷酸鑭薄膜的電化學製備方法
2023-08-06 06:30:26 1
專利名稱：一種磷酸鑭或稀土摻雜磷酸鑭薄膜的電化學製備方法
技術領域：
本發明涉及薄膜的製備，尤其涉及一種採用電化學沉積法製備磷酸鑭或稀土摻雜 磷酸鑭薄膜的方法。
背景技術：
稀土摻雜鑭系磷酸鹽應用廣泛，可用於光學顯示板、陰極射線管、光電裝置等。磷 酸鑭無螢光發射、熔點高、光子產率高，是稀土摻雜的優良基質，屬於單斜晶系或六方晶系。到目前為止，已經發展了一些磷酸鑭和稀土摻雜磷酸鑭晶體的製備方法，如水熱 法、溶膠_凝膠法、聲化學法、化學沉澱法、微乳液法等。然而，這些方法要求高溫，高真空， 複雜的設備和嚴格的實驗程序，極大地阻礙了它們的普遍應用。此發明中，採用電化學沉積 法製備了具有一定形貌的磷酸鑭和稀土摻雜磷酸鑭薄膜，設備簡單、操作方便、低溫常壓下 即可進行。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種簡便高效的採用電沉積法製備磷 酸鑭薄膜或稀土摻雜磷酸鑭薄膜的方法。採用電沉積法製備磷酸鑭薄膜的方法包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波 清洗器裡清洗10 30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活 化10 30秒，最後用去離子水清洗，待用；2)0.005 0.5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子配合物溶液中，加入 0. 01 1摩爾/升磷酸鈉，調節溶液的PH值為4 6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2￥ 1.8￥，沉積 溫度為30 80°C，得到磷酸鑭薄膜。採用電沉積法製備稀土摻雜磷酸鑭薄膜的方法包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波 清洗器裡清洗10 30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活 化10 30秒，最後用去離子水清洗，待用；2)0. 005 0. 5摩爾/升的硝酸鑭溶液中加入0. 0001 0. 1摩爾/升的硝酸銪， 加入0. 0051 0. 6摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，再加入0. 01 1摩爾 /升的磷酸鈉溶液，調節溶液PH值為4 6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2￥ 1.8￥，沉積 溫度為30 80°C，得到稀土摻雜的磷酸鑭薄膜。本發明具有設備簡單、成本低、沉積速率快、材料生長溫度低、可以在常溫常壓下
3操作的特點，有望進行工業化生產。電沉積法製備的磷酸鑭薄膜均勻，形貌為納米棒，較高 溫度下結晶性好。稀土元素銪均勻地摻雜於磷酸鑭薄膜，具有強的螢光發射峰，可作為雷射 材料和螢光標記材料。
圖1是磷酸鑭薄膜的場發射掃描電鏡圖；圖2是磷酸鑭薄膜的X射線衍射圖；圖3是摻銪磷酸鑭薄膜的螢光發射光譜圖。
具體實施例方式實施例11)用丙酮清洗ITO導電玻璃2次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗10分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10 %的硝酸溶液中活化10秒，最 後用去離子水清洗，待用；2)0. 005摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子配合物溶液中，加入0. 01摩爾/ 升磷酸鈉溶液，調節溶液的PH值為4，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2V，沉積溫度為 30°C，得到磷酸鑭薄膜。實施例21)用丙酮清洗ITO導電玻璃3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活化30秒，最 後用去離子水清洗，待用；2) 0. 5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子配合物溶液中，加入1摩爾/升磷酸 鈉溶液，調節溶液的PH值為6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.8V，沉積溫度為 80°C，得到磷酸鑭薄膜。實施例31)用丙酮清洗ITO導電玻璃2次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗15分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活化15秒，最 後用去離子水清洗，待用；2)0.01摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子配合物溶液中，加入0. 02摩爾/升 溶液，調節溶液的PH值為6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.6V，沉積溫度為 50°C，得到磷酸鑭薄膜。經場發射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等，對電沉積在ITO導電玻璃上 的磷酸鑭薄膜的結構進行表徵。掃描電鏡圖1表明磷酸鑭薄膜均勻緻密，呈納米棒狀；X射線衍射圖2表明磷酸鑭為六方晶系。實施例41)用丙酮清洗ITO導電玻璃2次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗10分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10 %的硝酸溶液中活化10秒，最 後用去離子水清洗，待用；2) 0. 005摩爾/升的硝酸鑭溶液中加入0. 0001摩爾/升的硝酸銪，加入0. 0051摩 爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 01摩爾/升磷酸鈉溶液，調節溶液PH 值為4，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2V，沉積溫度為 30 0C，得到稀土摻雜的磷酸鑭薄膜。實施例51)用丙酮清洗ITO導電玻璃3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活化30秒，最 後用去離子水清洗，待用；2)0. 5摩爾/升的硝酸鑭溶液中加入0. 1摩爾/升的硝酸銪，加入0. 6摩爾/升 的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入1. 2摩爾/升的磷酸鈉溶液，調節溶液pH值為 6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.8V，沉積溫度為 80°C，得到稀土摻雜的磷酸鑭薄膜。實施例61)用丙酮清洗ITO導電玻璃2次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗 器裡清洗15分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活化15秒，最 後用去離子水清洗，待用；2)0. 01摩爾/升的硝酸鑭溶液中加入0. 001摩爾/升的硝酸銪，加入0. 011摩爾 /升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 02摩爾/升磷酸鈉溶液，調節溶液pH值 為6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.8V，沉積溫度為 50 0C，得到稀土摻雜的磷酸鑭薄膜。經螢光發射光譜(PL)，對電沉積在ITO導電玻璃上的稀土摻雜磷酸鑭薄膜進行表 徵。圖3為摻銪磷酸鑭薄膜的螢光發射光譜，顯示銪的特徵發射峰，激發波長為397nm。
權利要求
一種採用電沉積製備磷酸鑭薄膜的方法，其特徵在於包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導電玻璃2～3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗器裡清洗10～30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最後用去離子水清洗，待用；2)0.005～0.5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子配合物溶液中，加入0.01～1摩爾/升的磷酸鑭溶液，調節溶液pH值為4～6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉑電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電極體系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2V～1.8V，沉積溫度為30～80℃，得到磷酸鑭薄膜。
2.一種採用電沉積製備稀土摻雜磷酸鑭薄膜的方法，其特徵在於包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗器 裡清洗10 30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最後用去離子水清洗，待用；2)0.005 0. 5摩爾/升的硝酸鑭溶液中加入0. 0001 0. 1摩爾/升的硝酸銪，加入 0. 0051 0.6摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0.01 1.2摩爾/升 的磷酸鈉溶液，調節溶液PH值為4 6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉬電極為對電極，甘汞電極為參比電極組成三電極體 系，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2￥ 1.8￥，沉積溫度 為30 80°C，得到稀土摻雜的磷酸鑭薄膜。
全文摘要
本發明公開了一種採用電沉積製備磷酸鑭或稀土摻雜磷酸鑭薄膜的方法。包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導電玻璃2～3次，再用去離子水將ITO導電玻璃放在超聲波清洗器裡清洗10～30分鐘，接著將ITO導電玻璃放在體積百分比為10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最後用去離子水清洗，待用；2)0.005～0.5mol/L乙二胺四乙酸二鈉與鑭離子的配合物溶液中，加入磷酸鈉溶液，調節pH值為4～6，得到電解液，待用；3)以ITO導電玻璃為工作電極，鉑電極為對電極，甘汞電極為參比電極，置於電解液中進行電沉積，相對於甘汞電極的陽極沉積電位為1.2V～1.8V，得到磷酸鑭薄膜。本發明的優勢在於設備簡單，成本低，常壓低溫。除了適合於科學研究外，有望實現大規模工業化生產。
文檔編號C30B29/14GK101962805SQ20101050888
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者劉潤, 徐鑄德, 王輝, 陳科立 申請人:浙江大學