螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備方法
2023-11-08 01:18:47 2
螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備方法，該方法以氧化釔、氧化銪、氧化鋱、溴化銨、苯甲酸鈉、HTTA等為原料。首先在高溫下煅燒，得到Y1.93Ln0.1O3及Y0.95Ln0.05OBr層狀材料；再在微波加熱條件下，利用苯甲酸鈉溶液對層狀材料進行插層，得到插層材料；最後將該插層材料和HTTA在正丁醇溶劑中進行超聲，即得到螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。本發明製備工藝簡單，且對環境友好。
【專利說明】螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備 方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化學合成材料【技術領域】，具體地說是一種螢光增強的帶正電荷的稀土 金屬氧化物（YcuLr^jr)納米片溶膠的製備方法。
【背景技術】
[0002] 納米發光材料是一種重要的固體功能材料，由於其在形態及性質上的種種特點使 其在各種應用上有著體材料無法相比的優勢，納米發光材料的出現大大促進了納米電子器 件的發展。近年來稀土離子摻雜的納米發光材料引起人們的廣泛關注。然而，不管是零維 的量子點還是一維的納米線，其內層的稀土離子都不能被充分利用。如果可以得到層狀發 光材料，通過剝離等方法得到單層的納米片發光材料，那上述問題就可以得到解決。由於 層狀化合物特有的層狀結構和層間化學反應活性，使其在熱學、力學、光學、電學和磁學、吸 附、傳導、分離和催化領域具有廣闊的應用前景。因此對層狀化合物的研究不僅有非常重要 的學術價值，而且有著廣闊的實用前景。
[0003] 以往文獻報導的稀土離子摻雜的納米發光材料大多數都是稀土氫氧化物納米片， 而稀土氫氧化物納米片具有一定的缺點。比如：在稀土氫氧化物納米片中存在大量的羥 基，而羥基的聲子耦合震動會吸收某些稀土元素的特徵螢光（比如：Eu 3+)，進而會導致稀 土氫氧化物材料的發光性能大大降低。另外，稀土氫氧化物納米片熱穩定性差，當超過一 定溫度後，氫氧化物納米片就容易脫水進而結構遭到破壞。而稀土金屬氧化物納米片則不 存在上述問題。因此，稀土金屬氧化物納米片與稀土金屬氫氧化物納米片相比，具有更廣 泛的應用前景。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的 製備方法，該方法以氧化釔、氧化銪、氧化鋱、溴化銨、苯甲酸鈉等為原料，經高溫、微波、超 聲等條件，得到螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。此外，由於本方法所得 的是帶有正電荷的納米片，因此可以與帶有負電荷的納米片進行很好的複合，這就為製備 各種具有特殊性能的複合材料提供了原料。
[0005] 實現本發明目的的具體技術方案是： 一種螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備方法，該方法包括以下 具體步驟： a、取稀土氧化物Y2〇3和Ln203，其中Y:Ln=19:1，Ln=Eu/Tb，將其溶於一定量的濃度為 0. 5mol/L的稀硝酸，至剛好完全溶解，得到透明溶液，然後加入濃度為lmol/L的草酸溶液， 得到草酸鹽沉澱，至不再產生沉澱為止，將草酸鹽沉澱在700?800°C煅燒1?3個小時， 得到Y^Ln。. A ;取Y^Ln。. A放入研缽中，加入NH4Br，將兩者研磨混合均勻；其中，NH4Br與 Y^L% A物質的量之比為4?20:1 ; b、 將步驟a得到的混合物轉移到坩堝內，震實，放入馬弗爐；溫度為350?550°C保溫 1?3小時，然後升溫至620?750°C保溫1?3小時，待冷卻到室溫後，取出並依次用濃度 為lXl(T 4mol/L的稀乙酸溶液、蒸餾水洗漆，然後抽濾、乾燥得到純淨的Υα95?Λα(ι5ΟΒι·; c、 取步驟b得到的Y^LrvJffir，按照lg/100ml的比例置於苯甲酸鈉溶液中，將混 合物在微波爐中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，待降至室溫後再次放在微波爐 中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，如此循環5次後，水洗、乙醇洗滌、抽濾，40? 70°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的Un^OC^COO;其中，苯甲酸鈉與 物質的量之比為2:1 ; d、 取步驟c得到的Y^Ln^OC^COO,按照0. 5g/100ml的比例置於正丁醇溶劑中，加 入HTTA，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的帶正電荷 的稀土金屬氧化物Un^OMTA納米片溶膠；其中，Un^OC^COO與ΗΤΤΑ質量比為 50:1。
[0006] 本發明以稀土氧化物、溴化銨、苯甲酸鈉等為原料，經高溫反應、微波插層、超聲剝 離等條件，得到了螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。
[0007] 本發明的有益效果是： ⑴製備出螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物（Υα95?ηα(ι50+-ΤΤΑ)納米片溶膠。
[0008] (2)在插層過程中引入微波的方法，大大節省製備時間。
[0009] (3)所得的稀土金屬氧化物納米片具有很好的發光性能，在發光領域有很好的應 用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發明實施例1得到的YQ.95EuQ. Q50Br材料的XRD圖； 圖2為本發明實施例1得到的Υα95Ειια(ι50(：6Η5α)0材料的XRD圖； 圖3為本發明實施例1得到的稀土氧化物納米片溶膠鍍膜的發射圖；圖中：a為 {YcnEucuCHn薄膜；b為不完全修飾^ n-TTA薄膜；C為完全修飾{YQ 95EuQ (i50+} n-TTA納米片薄膜； 圖4為本發明實施例1得到的稀土氧化物納米片溶膠鍍膜的激發圖；圖中：a為 {YcnEucuO+k薄膜；b為不完全修飾^ n-TTA薄膜；c為完全修飾{YQ 95EuQ (i50+} n-TTA納米片薄膜。
【具體實施方式】
[0011] 實施例1 a、取2. 0005gY203和0· 1641gEu203，溶於150ml濃度為0· 5mol/L硝酸溶液裡，得到透明 溶液，然後加入35ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉澱，將草酸鹽沉澱在720°C時煅 燒2個小時，得到Υ^Ει?α.Α。取1. OSZggY^Eua.A，加入1. 7770gNH4Br，然後在研缽中將兩 者研磨混合均勻。
[0012] b、將上述步驟得到的混合物轉移到坩堝內，震實後放入馬弗爐。升溫條件為420°C 保溫2小時，然後升溫至700°C保溫2小時，待冷卻到室溫後，取出樣品並依次用事先配好的 100ml濃度為1 X l(T4mol/L乙酸溶液，200ml蒸餾水洗滌樣品，然後抽濾、乾燥即得到純淨的 Y〇. 95EU〇. 05〇Bl"。
[0013] c、取 l.OOOOg 上步得到的 Y^Eu^OBr，將其置於 100ml 濃度為 1.5325g/100ml 的苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中80°C微波2分鐘後取出冰水冷卻，待降至室 溫後再次放在微波爐80°C微波2分鐘，冷卻，如此循環5次，將所得樣品依次用250ml 蒸餾水洗，20ml乙醇洗滌，抽濾，50°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的 Y〇.95Eu0.05OC6H5COO。
[0014] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Υα95Ειια(ι50(：6Η5α)0 和(λ OlOOgHTTA 置於 100ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Uu^OMTA)納米片溶膠。
[0015] 實施例2 a、取1. 0025gY203和0. 0822gEu203，溶於80ml濃度為0. 5mol/L的硝酸溶液裡，得到透 明溶液，然後加入25ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉澱，將草酸鹽沉澱在750°C時 煅燒2個小時，得到YuEi^.A。取0. SC^gYuEua.A，加入1. 0602gNH4Br，然後在研缽中將 兩者研磨混合均勻。
[0016] b、將上述步驟得到的混合物轉移到坩堝內，震實後放入馬弗爐。升溫條件為450°C 保溫2小時，然後升溫至680°C保溫2小時，待冷卻到室溫後，取出樣品並依次用事先配好的 80ml濃度為IX l(T4mol/L乙酸溶液，120ml蒸餾水洗滌樣品，然後抽濾、乾燥即得到純淨的 Y〇. 95EU〇. 。
[0017] c、取 1.5000g 上步得到的 Y^Eu^OBr，將其置於 150ml 濃度為 1.5325g/100ml 的苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中90°C微波2分鐘後取出冰水冷卻，待降至室溫 後再次放在微波爐中90°C微波2分鐘，冷卻，如此循環5次，將所得樣品依次用3000ml 蒸餾水洗，50ml乙醇洗滌，抽濾，60°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的 Y〇.95Eu0.05OC6H5COO。
[0018] d、取 L 0000g 步驟 c 得到的 Y^Eu^OCjftCOO 和(λ 0200HTTA 置於 200ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Uu^OMTA)納米片溶膠。
[0019] 實施例3 a、取3. 5000gY203和0. 2985gTb203，溶於220ml濃度為0. 5mol/L的硝酸溶液裡，得到透 明溶液，然後加入60ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉澱，將草酸鹽沉澱在750°C時 煅燒3個小時，得到YuTW A。取2. 589(^^?. A，加入10. 8912gNH4Br，然後在研缽中將 兩者研磨混合均勻。
[0020] b、將上述步驟得到的混合物轉移到坩堝內，震實後放入馬弗爐。升溫條件為400°C 保溫2. 5小時，然後升溫至720°C保溫2小時，待冷卻到室溫後，取出樣品並依次用事先配好 的250ml濃度為1 X 10_4mol/L乙酸溶液，500ml蒸餾水洗滌樣品，然後抽濾、乾燥即得到純 淨的 YagJb^OBr。
[0021] c、取 2.0000g 上步得到的 Yc^Tba.Jffir，將其置於 200ml 濃度為 1.5297g/100ml 的 苯甲酸鈉溶液，將混合物在微波爐中120°C微波2分鐘後取出冰水冷卻，待降至室溫後再次 放在微波爐中120°C微波2分鐘，冷卻，如此循環5次，將所得樣品400ml蒸餾水洗，50ml乙 醇洗漆，抽濾，55°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的WWJX^COO。
[0022] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Y^Tb^OCjftCOO 和(λ 0100HTTA 置於 100ml 分析純 的正丁醇溶劑中，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的 帶正電荷的稀土金屬氧化物（Yc^Tt^jT-TTA)納米片溶膠。
[0023] 實施例4 a、取2. 0010gY203和0. 1706gTb203，溶於150ml濃度為0. 5mol/L，得到透明溶液，然後 加入40ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉澱，將草酸鹽沉澱在780°C時煅燒2個小 時，得到YuTbuC^。取1. (KmgYi.JV^，加入5. 0637gNH4Br，然後在研缽中將兩者研磨混 合均勻。
[0024] b、將上述步驟得到的混合物轉移到坩堝內，震實後放入馬弗爐。升溫條件為400°C 保溫2小時，然後升溫至750°C保溫2小時，待冷卻到室溫後，取出樣品並依次用事先配好的 100ml濃度為1 X l(T4mol/L乙酸溶液，200ml蒸餾水洗滌樣品，然後抽濾、乾燥即得到純淨的 Y〇.95Tb0.05OBr。
[0025] c、取1. 5000g上步得到的將其置於150ml濃度為1. 5297g/100ml的 苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中100°c微波2分鐘後取出冰水冷卻，待降至室溫後再 次放在微波爐中l〇〇°C微波2分鐘，冷卻，如此循環5次，將所得樣品300ml水洗，30ml乙醇 洗漆，抽濾，60°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的WWJX^COO。
[0026] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Y^Tb^OCjftCOO 和(λ OlOOgHTTA 置於 100ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Yc^Tk.jr-TTA)納米片溶膠。
【權利要求】
1. 一種螢光增強的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的製備方法，其特徵在於該 方法包括以下具體步驟： a、 取稀土氧化物Y2〇3和Ln203，其中Y: Ln=19: 1，Ln=Eu/Tb，將其溶於濃度為0. 5mol/L的 稀硝酸，至剛好完全溶解，得到透明溶液，然後加入濃度為lmol/L的草酸溶液，至不再產生 沉澱為止，得到草酸鹽沉澱，將草酸鹽沉澱在700?800°C煅燒1?3小時，得到YyLrvi〇 3 ; 取YuLrvA放入研缽中，加入NH4Br，將兩者研磨混合均勻；其中，NH4Br與YuLr^.A物質 的量之比為4?20:1 ; b、 將步驟a得到的混合物轉移到坩堝內，震實，放入馬弗爐；溫度為350?550°C保溫 1?3小時，然後升溫至620?750°C保溫1?3小時，待冷卻到室溫後，取出並依次用濃度 為lXl(T 4mol/L的稀乙酸溶液、蒸餾水洗漆，然後抽濾、乾燥得到純淨的Υα95?Λα(ι50Βι·; c、 取步驟b得到的Y^LrvJffir，按照lg/100ml的比例置於苯甲酸鈉溶液中，將混 合物在微波爐中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，待降至室溫後再次放在微波爐 中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，如此循環5次後，水洗、乙醇洗滌、抽濾，40? 70°C乾燥得到苯甲酸根與溴離子進行離子交換後的Un^OC^COO;其中，苯甲酸鈉與 物質的量之比為2:1 ; d、 取步驟c得到的Y^Ln^OC^COO,按照0. 5g/100ml的比例置於正丁醇溶劑中，加 入HTTA，超聲20分鐘，然後5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到螢光增強的帶正電荷 的稀土金屬氧化物Un^OMTA納米片溶膠；其中，Un^OC^COO與ΗΤΤΑ質量比為 50:1。
【文檔編號】C09K11/78GK104045104SQ201410313063
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】李強, 張琳, 張豔豔, 史王豔, 楊薇, 吳蓮蓮 申請人:華東師範大學