CN101358130A - 具有四方双锥均一形貌的铕掺杂钼酸镧纳米发光材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的具有四方双锥均一形貌的单分散铕掺杂钼酸镧纳米发光材料表现出高纯度、高强度的红光发射性能，可应用于未来高色纯度的显示领域。另外，本发明以稀土金属化合物、钼酸盐为原料，在油胺、油酸、水和乙醇的混合体系中进行热液反应，即可得到具有均一形貌的单分散掺铕钼酸镧纳米材料，且通过调节反应温度、时间、稀土金属离子的浓度等工艺参数，可实现调控材料颗粒尺寸的大小。这种制备方法操作简单，成本低，可控性好，对于研究纳米材料性能的尺寸依赖性具有重大意义，且对于合成其它单分散均一形貌的稀土掺杂纳米材料具有启发意义。

Description

具有四方双锥均一形貌的铕掺杂钼酸镧纳米发光材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有四方双锥均一形貌的单分散铕掺杂钼酸镧纳米发光材料及其制备方法，属于无机材料及材料制备技术领域。
背景技术
钼酸镧是一种重要的功能材料，它不仅可作为快离子导体或催化剂应用于众多领域，而且还具有良好的稳定性和有效的能量传递等特点，使其成为一种优良的发光基体材料。如陈德朴等人2002年在《材料化学》上报道，采用普通水热合成法制备出纳米尺寸的La2(MoO4)3:Yb，Er上转换发光材料，其荧光强度与体相材料相比显著增强(Chem.Mater.，2002，14：2910-2914)，但是采用该方法制备的纳米晶的形貌为无规则类球状颗粒，且有较多团聚现象，无法做到形貌、尺寸可控合成；张娜等人采用气溶胶(NaAOT)辅助水热合成法，成功合成了花团状纳米微结构的La2(MoO4)3:Eu荧光材料，该材料表现出强烈的红光发射性能(J.Phys.Chem.C，2007，111：5014-5019)，但是采用该方法，合成的微结构尺寸较大，且分布宽化，达2-4μm，该缺陷限制了材料在纳米级光电器件领域中的应用。
目前，该材料体系面临的一个挑战性问题是能否寻求一种简便、易行的合成工艺，通过工艺参数的合理调控，可控合成形貌均一、单分散、纳米级尺寸的稀土掺杂钼酸镧高质量发光材料。该研究无论对于系统研究材料的形貌与性能之间的相互关系，还是将之作为基本结构单元构造组装纳米器件都具有十分重要的科学意义。
发明内容
本发明提供了一种具有四方双锥均一形貌的单分散铕掺杂钼酸镧纳米发光材料的制备方法。
本发明所提供的制备方法，是将稀土化合物与钼酸盐在油酸、油胺、乙醇和水的混合体系中进行热液反应，通过工艺参数的调控，成功合成具有四方双锥均一形貌的单分散铕掺杂钼酸镧纳米发光材料。四方双锥La2(MoO4)3:5％～10％Eu的制备工艺如下：先将油酸、油胺与乙醇混合，然后加入稀土离子溶液和钼酸盐水溶液，在110-150℃下热液反应得到所述掺铕钼酸镧纳米发光材料。反应中，油胺与油酸的比例为1∶1；油胺或油酸与总稀土金属离子的摩尔比为20-25∶1；所用的总稀土金属离子的浓度为0.03-0.08mol/L，钼酸根离子与总稀土金属离子的摩尔比为3∶2；稀土金属离子溶液和钼酸根离子水溶液的总体积与乙醇的体积比为1∶2-3；反应时间6-24小时。对于稀土金属镧和铕，利用它们的可溶性盐，如稀土氯化物或硝酸盐来提供，或以其氧化物与盐酸或硝酸反应来制备稀土离子溶液。钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾等。
材料的组成、结构、形貌及性能和用途的描述：采用该方法合成的La2(MoO4)3:5％～10％Eu，其主要形貌特征为具有四方双锥外形、单分散、形貌高度均一；该纳米锥体为体心四方结构，尺寸可控，其锥体的棱边长度可实现从约160nm至70nm的可控合成。该发光材料在室温394nm激发下，可在612nm处有较强的红光发射，色纯度高，可应用于未来高色纯度的显示领域。
附图说明
图1为实施例1所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的X射线粉末衍射图
图2为实施例1所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的发射光谱图(激发波长为394nm)
图3为实施例1所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的扫描电镜照片
图4为实施例2所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的透射电镜照片
图5为实施例3所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的低倍透射电镜照片
图6为实施例3所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的高倍透射电镜照片
图7为实施例4所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的低倍透射电镜照片
图8为实施例4所制备的掺铕钼酸镧纳米晶体的高倍透射电镜照片
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施实例1：
分别准确量取2ml油酸和2ml油胺，将其先后缓慢地加入18ml的无水乙醇中，并搅拌均匀，成为一个混合体系。用过量盐酸溶解5.5mg的Eu2O3，并通过加热除去剩余的盐酸，然后加入95.4mg的LaCl3·6H2O配成体积为4ml的水溶液A。另外称量108.9mg的Na2MoO4·2H2O配成4ml的水溶液B。伴随着剧烈磁力搅拌，先后将水溶液A和B慢慢加入上述的混合体系中，并继续搅拌约30分钟，最后置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在140℃反应8小时，所得沉淀经离心分离、清洗、干燥后，得到产物粉末。该产物经X射线粉末衍射鉴定为纯的体心四方结构，见图1；利用仪器Perkin Elmer LS-55，以394nm为激发波长，得到高纯的红光发射谱，见图2；用扫描电子显微镜对产物进行形貌分析，观察到其为四方双锥形状的单分散均一形貌，纳米锥体的棱边长度约为160nm，见图3。
实施实例2：
分别量取2ml油酸和2ml油胺，先后缓缓地加入18ml的无水乙醇中，并搅拌均匀，成为一个混合体系。用过量盐酸溶解5.5mg的Eu2O3，并通过加热除去剩余的盐酸，然后加入116.9mg的La(NO3)3·6H2O配成体积为4ml的水溶液A。另外称量108.9mg的Na2MoO4·2H2O配成4ml的水溶液B。伴随着剧烈磁力搅拌，先后将水溶液A和B慢慢加入上述的混合体系中，并继续搅拌约30分钟，最后置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在110℃反应24小时，所得沉淀经离心分离、清洗、干燥后，得到产物粉末。用透射电子显微镜对产物进行形貌分析，观察到其为四方双锥形状的单分散均一形貌，纳米锥体的棱边长度约为130nm，见图4。
实施实例3：
分别量取2ml油酸和2ml油胺，先后缓缓地加入18ml的无水乙醇中，并搅拌均匀，成为一个混合体系。用过量盐酸溶解5.5mg的Eu2O3，并通过加热除去剩余的盐酸，然后加入95.4mg的LaCl3·6H2O配成体积为4ml的水溶液A。另外称量108.9mg的Na2MoO4·2H2O配成4ml的水溶液B。伴随着强力搅拌，先后将水溶液A和B慢慢加入上述的混合体系中，并继续搅拌约30分钟，最后置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在140℃反应6小时，所得沉淀经离心分离、清洗、干燥后，得到产物粉末。用透射电子显微镜对产物进行形貌分析，观察到其为四方双锥形状的单分散均一形貌(图5)，纳米锥体的棱边长度约为110nm，见图6。
实施实例4：
分别量取4ml油酸和4ml油胺，先后缓缓地加入18ml的无水乙醇中，并搅拌均匀，成为一个混合体系。用过量盐酸溶解11mg的Eu2O3，并通过加热除去剩余的盐酸，然后加入190.8mg的LaCl3·6H2O配成体积为4ml的水溶液A。另外称量217.8mg的Na2MoO4·2H2O配成4ml的水溶液B。伴随着剧烈磁力搅拌，先后将水溶液A和B慢慢加入上述的混合体系中，并继续搅拌约30分钟，最后置于40ml的不锈钢耐压反应釜中，在140℃反应8小时，所得沉淀经离心分离、清洗、干燥后，得到产物粉末。用透射电子显微镜对产物进行形貌分析，观察到其为四方双锥形状的单分散均一形貌(图7)，纳米锥体的棱边长度约为70nm，见图8。
上述具体实施方式仅用来解释说明本发明，不是对本发明进行限制，在发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。
详细写明具体的优选方式，可对照附图具体说明。

Claims (4)

1、具有四方双锥均一形貌的单分散铕掺杂钼酸镧纳米发光材料，其特征在于具有四方双锥微观形貌，尺寸分布均一，为体心四方结构，色纯度高、红光发射、强度高。
2、制备均一形貌的单分散掺铕钼酸镧纳米晶体的方法，是将稀土金属化合物与钼酸盐在油酸、油胺、乙醇和水的混合体系中进行反应，得到所述产物。
3、根据权利要求2所述方法，其特征在于：先将油酸和油胺与乙醇混合，然后加入稀土金属离子溶液和钼酸盐水溶液，在110-150℃下反应得到所述掺铕钼酸镧纳米晶体。
4、根据权利要求2所述方法，其主要工艺参数特征在于：反应中，油胺与油酸的比例为1∶1；油胺或油酸与总稀土金属离子的摩尔比为20-25∶1；所用的总稀土金属离子的浓度为0.03-0.08mol/L，钼酸根离子与总稀土金属离子的摩尔比为3∶2；稀土金属离子溶液和钼酸根离子水溶液的总体积与乙醇的体积比为1∶2-3；反应时间6-24小时。
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