到目前为止,人们已成功制备出了不同形貌的稀土氟化物纳米材料,其中水热与溶剂热法、超声波法、微乳液法、沉淀法、溶胶-凝胶法、微波法、前驱体热解法、静电纺丝等方法最为常用。稀土离子最普遍的发光过程可以大致分为三步:基质晶格的吸收激发光子的能量;基质晶格将吸收的激发能量传递给激发的稀土离子;被激发的稀土离子发出荧光,然后返回到基质晶格态[20]。水热法是指,在封闭的压力器皿(反应釜等)内,水作为反应溶剂,在高温和高压的情况下所进行反应的一种合成方法。水热法与其它的合成方法相比较,其自身有着十分多的优点。例如:原材料成本会比较低并且原料比较容易得到,得到的产物纯度高,产率较高,一般采用中温液相控制,耗能较低,不需要锻烧就可获得良好的结晶性能,纳米粉体会具有好的分散性,而且粒度的分布比较窄。
本文采用水热法,在180 ℃下合成以LaF3为主体,掺杂其它稀土离子的纳米材料,并利用XRD、SEM、PL等技术对产物的物相、形貌及发光性能等进行表征,并对其进行分析。
1实验部分
1。1试剂及仪器
La2O3(99。99 %)、Ce2O3(99。9 %)、Tb2O3(99。9 %)、Yb2O3(99。9 %)及Er2O3(99。5 %)等试剂购自上海跃龙新材料股份有限公司;由其对应的氧化物配制成浓度为0。1 mol·L-1 LaCl3溶液、0。05 mol·L-1 Ce(NO3)3溶液、0。1 mol·L-1 Tb(NO3)3、0。1 mol·L-1 Yb(NO3)3溶液和0。05 mol·L-1 Er(NO3)3溶液;NaOH(分析纯,96。0 %,天津市津北精细化工有限公司);谷氨酸(分析纯,99。9 %,上海江口生物科技有限公司)、0。1 mol·L-1谷氨酸钠溶液(由谷氨酸和NaOH配制而成);0。1 mol·L-1 NH4F溶液、0。5 mol·L-1 NaF溶液;无水乙醇(99。6 %,天津市科密欧化学试剂有限公司)实验用水均为本实验室自制的蒸馏水。
反应釜(50 mL),电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司),离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司),磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司),超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司),电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)
1。2 LaF3: Ce3+: Tb3+的合成
1。2。1以NH4F为原料
以LaCl3溶液、Ce(NO3)3溶液、Tb(NO3)3溶液为起始原料,按摩尔比La:Ce: Tb = 15: 4: 1的比例合成LaF3:Ce3+: Tb3+发光材料。取两个烧杯,分别量取7。5 mL 0。1 mol·L-1 LaCl3溶液、4 mL 0。05 mol·L-1 Ce(NO3)3溶液、0。5 mL 0。1 mol·L-1 Tb(NO3)3溶液于烧杯中,再分别加入20 mL 0。1 mol·L-1谷氨酸钠溶液和20 mL蒸馏水,搅拌30 min后,分别在两个烧杯中加入0。1 mol·L-1 NH4F溶液30 mL,调节pH=9,继续搅拌15 min后,分别倒入反应釜中,在180 ℃烘箱中反应24 h,自然冷却至室温,离心,用蒸馏水离心洗涤至中性,再用无水乙醇离心洗涤,然后至于80 ℃干燥箱中干燥12 h后,研磨成粉末得到样品。文献综述
1。2。2 以NaF为原料
以LaCl3溶液、Ce(NO3)3溶液、Tb(NO3)3溶液为起始原料,按摩尔比La:Ce: Tb = 15: 4: 1的比例合成LaF3:Ce3+: Tb3+发光材料。取两个烧杯,分别量取7。5 mL 0。1 mol·L-1 LaCl3溶液、4 mL 0。05 mol·L-1 Ce(NO3)3溶液、0。5 mL 0。1 mol·L-1 Tb(NO3)3溶液于烧杯中,再分别再加入20 mL 0。1 mol·L-1谷氨酸钠溶液和20 mL蒸馏水,搅拌30 min后,分别加入0。5 mol·L-1 NaF溶液6 mL,调节pH=9,继续搅拌15 min后,分别倒入反应釜中,在180 ℃烘箱中反应24 h,自然冷却至室温,离心,用蒸馏水离心洗涤至中性,再用无水乙醇离心洗涤,然后至于80 ℃干燥箱中干燥12 h后,研磨成粉末得到样品。