專利名稱：具有四方雙錐均一形貌的銪摻雜鉬酸鑭納米發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fā)光材 料及其制備方法，屬于無機(jī)材料及材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉬酸鑭是一種重要的功能材料，它不僅可作為快離子導(dǎo)體或催化劑應(yīng)用于 眾多領(lǐng)域，而且還具有良好的穩(wěn)定性和有效的能量傳遞等特點(diǎn)，使其成為一種
優(yōu)良的發(fā)光基體材料。如陳德樸等人2002年在《材料化學(xué)》上報(bào)道，采用普通 水熱合成法制備出納米尺寸的La2(M004)3:Yb,Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其熒光強(qiáng)度 與體相材料相比顯著增強(qiáng)(Chem.Mater., 2002, 14:2910-2914)，但是采用該方法 制備的納米晶的形貌為無規(guī)則類球狀顆粒，且有較多團(tuán)聚現(xiàn)象，無法做到形貌、 尺寸可控合成；張娜等人采用氣溶膠(NaAOT)輔助水熱合成法，成功合成了 花團(tuán)狀納米微結(jié)構(gòu)的La2(Mo04)3:Eu熒光材料，該材料表現(xiàn)出強(qiáng)烈的紅光發(fā)射性 能(J.Phys.Chem.C, 2007， 111:5014-5019)，但是采用該方法，合成的微結(jié)構(gòu)尺 寸較大，且分布寬化，達(dá)2-4,，該缺陷限制了材料在納米級光電器件領(lǐng)域中的 應(yīng)用。
目前，該材料體系面臨的一個挑戰(zhàn)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(shù)的合理調(diào)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(zhì)量發(fā)光材料。該研究無論對于系統(tǒng)研究材料的形貌與性 能之間的相互關(guān)系，還是將之作為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)造組裝納米器件都具有十分 重要的科學(xué)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)光 材料的制備方法。
本發(fā)明所提供的制備方法，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(jìn)行熱液反應(yīng)，通過工藝參數(shù)的調(diào)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(fā)光材料。四方雙錐La2(M004)3:5% 10%Eu的制備工藝如下先將油酸、油胺與乙醇混合，然后加入稀土離子溶液 和鉬酸鹽水溶液，在110-15(TC下熱液反應(yīng)得到所述摻銪鉬酸鑭納米發(fā)光材料。 反應(yīng)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(yīng)時間6-24小時。對于稀土金屬鑭和銪，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(yīng)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(jié)構(gòu)、形貌及性能和用途的描述采用該方法合成的 La2(MoO4)3:5% 10%Eu，其主要形貌特征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(jié)構(gòu)，尺寸可控，其錐體的棱邊長度可實(shí)現(xiàn) 從約160nm至70nm的可控合成。該發(fā)光材料在室溫394 nm激發(fā)下，可在612 nm 處有較強(qiáng)的紅光發(fā)射，色純度高，可應(yīng)用于未來高色純度的顯示領(lǐng)域。


圖1為實(shí)施例1所制備的慘銪鉬酸鑭納米晶體的X射線粉末衍射圖
圖2為實(shí)施例1所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的發(fā)射光譜圖(激發(fā)波長為
394nm)
圖3為實(shí)施例1所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的掃描電鏡照片 圖4為實(shí)施例2所制備的慘銪鉬酸鑭納米晶體的透射電鏡照片 圖5為實(shí)施例3所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的低倍透射電鏡照片 圖6為實(shí)施例3所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的高倍透射電鏡照片 圖7為實(shí)施例4所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的低倍透射電鏡照片 圖8為實(shí)施例4所制備的摻銪鉬酸鑭納米晶體的高倍透射電鏡照片
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。 實(shí)施實(shí)例1:
分別準(zhǔn)確量取2 ml油酸和2 ml油胺，將其先后緩慢地加入18ml的無水乙醇 中，并攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，并通 過加熱除去剩余的鹽酸，然后加入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，先后將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，并繼續(xù)攪拌約 30分鐘，最后置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在140。C反應(yīng)8小時，所得沉 淀經(jīng)離心分離、清洗、干燥后，得到產(chǎn)物粉末。該產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定 為純的體心四方結(jié)構(gòu)，見圖l;利用儀器Perkin Elmer LS-55，以394nm為激發(fā) 波長，得到高純的紅光發(fā)射譜，見圖2;用掃描電子顯微鏡對產(chǎn)物進(jìn)行形貌分析， 觀察到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌，納米錐體的棱邊長度約為160 nm， 見圖3。
實(shí)施實(shí)例2:
分別量取2ml油酸和2ml油胺，先后緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，并 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，并通過加熱 除去剩余的鹽酸，然后加入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，先后將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，并繼續(xù)攪拌約30 分鐘，最后置于40 ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在11(TC反應(yīng)24小時，所得沉 淀經(jīng)離心分離、清洗、干燥后，得到產(chǎn)物粉末。用透射電子顯微鏡對產(chǎn)物進(jìn)行 形貌分析，觀察到其為四方雙錐形狀的單分散均一形貌，納米錐體的棱邊長度 約為130 nm，見圖4。
實(shí)施實(shí)例3:
分別量取2 ml油酸和2 ml油胺，先后緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，并 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解5.5 mg的Eu203，并通過加熱 除去剩余的鹽酸，然后加入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(qiáng)力攪拌， 先后將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，并繼續(xù)攪拌約30分鐘，最后 置于40 ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在14(TC反應(yīng)6小時，所得沉淀經(jīng)離心分離、 清洗、干燥后，得到產(chǎn)物粉末。用透射電子顯微鏡對產(chǎn)物進(jìn)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)，納米錐體的棱邊長度約為110 nm，見圖6。
實(shí)施實(shí)例4:
分別量取4 ml油酸和4 ml油胺，先后緩緩地加入18 ml的無水乙醇中，并 攪拌均勻，成為一個混合體系。用過量鹽酸溶解11mg的Eu203，并通過加熱除 去剩余的鹽酸，然后加入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， 先后將水溶液A和B慢慢加入上述的混合體系中，并繼續(xù)攪拌約30分鐘，最后 置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在14(TC反應(yīng)8小時，所得沉淀經(jīng)離心分離、
清洗、干燥后，得到產(chǎn)物粉末。用透射電子顯微鏡對產(chǎn)物進(jìn)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)，納米錐體的棱邊長度約為70nm， 見圖8。
上述具體實(shí)施方式
僅用來解釋說明本發(fā)明，不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在發(fā)明 的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都屬于本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
詳細(xì)寫明具體的優(yōu)選方式，可對照附圖具體說明。
權(quán)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(fā)光材料，其特征在于具有四方雙錐微觀形貌，尺寸分布均一，為體心四方結(jié)構(gòu)，色純度高、紅光發(fā)射、強(qiáng)度高。
2、 制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(jìn)行反應(yīng)，得到所述產(chǎn)物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于先將油酸和油胺與乙醇混合，然后加入稀土金屬離子溶液和鉬酸鹽水溶液，在110-15(TC下反應(yīng)得到所述摻銪 鉬酸鑭納米晶體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其主要工藝參數(shù)特征在于反應(yīng)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(yīng)時間6-24小時。
全文摘要
本發(fā)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(fā)光材料表現(xiàn)出高純度、高強(qiáng)度的紅光發(fā)射性能，可應(yīng)用于未來高色純度的顯示領(lǐng)域。另外，本發(fā)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(jìn)行熱液反應(yīng)，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(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、時間、稀土金屬離子的濃度等工藝參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)調(diào)控材料顆粒尺寸的大小。這種制備方法操作簡單，成本低，可控性好，對于研究納米材料性能的尺寸依賴性具有重大意義，且對于合成其它單分散均一形貌的稀土摻雜納米材料具有啟發(fā)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(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者施劍林, 步文博, 陳振興 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所