CN101481103B - 六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料的合成方法 - Google Patents

六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料的合成方法 Download PDF

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Abstract

一种六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料的合成方法，属于稀土磷酸盐纳米/微米多级结构材料领域。本发明将Tb(NO3)3·6H2O溶于水，加入到一定量的H3PO4中，使反应体中PO4/Tb的摩尔比为40～60，搅拌后转入水热反应釜中，在100℃反应6～8小时，得到六棱柱形TbPO4·H2O粉体；当反应体系中PO4/Tb的摩尔比为40～60时，调节pH为1.4～1.6，搅拌后转入水热反应釜中，在100℃反应6～8小时，得到形貌均一的纳米结构的纺锤形TbPO4·H2O粉末。本发明原料H3PO4可重复使用，无需昂贵的表面活性剂作模板剂，具有不使用有机溶剂、不污染环境、反应温度低、节省能源、转化率高、易于工业化生产等特点。

Description

六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料的合成方法
技术领域：
本发明属于稀土磷酸盐领域，涉及一种六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料的合成方法，特别是采用低温、非模板剂、非有机溶剂及原料H3PO4可重复利用合成的六方相TbPO4·H2O纳米材料的方法。
背景技术：
由于稀土元素具有独特的电子层结构，稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能，尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质。稀土磷酸盐由于具有良好的化学稳定性和热稳定性，稀土磷酸盐发光材料在各种照明、显示仪器、医学和军事等领域都得到广泛应用。最近纳米/微米多级结构材料由于它的奇特的物理化学性能应用在各个领域中。稀土磷酸盐纳米/微米结构材料的研究将具有潜在的应用前景。目前，稀土磷酸盐纳米/微米多级结构材料的报道较少，主要集中在稀土磷酸盐纳米线/纳米棒的合成上。合成主要采用有机模板剂或有机溶剂高温水热合成，如K.Riwotzki，H.Meyssamy，H.Schnablegger，A.Kornowski，M.Haase，Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，573-576；K.Kompe，H.Borchert，J.Storz，A.Lobo，S.Adam，T.Moller，M.Haase，Angew.Chem.，Int.Ed.2003，42，5513-5516；G.Buhler，C.Feldmann，Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，4864-4867；R.Kijkowska，J.Mater.Science.2003，38，229-233等文献中的报道。这些方法存在合成温度高或原料不能重复利用、原料价格高、污染环境等缺点，不利于规模化生产及应用。因此开发低温、低成本、简单方法合成具有纳米/微米多级结构的稀土磷酸盐方法意义重大。
发明内容：
本发明的目的是提供纺锤形纳米多级结构和六棱柱形微米结构六方相TbPO4·H2O发光材料的合成方法，通过调节反应体系中PO4/Tb的摩尔比和pH值，利用低温无模板剂水热法合成外观形貌均一的微米级的六棱柱形TbPO4·H2O和一维纳米棒自组装成的纺锤形TbPO4·H2O纳米多级结构材料。
六方相TbPO4·H2O纳米/微米多级结构材料制备的具体步骤为：将一定质量的Tb(NO3)3·6H2O溶于水中搅拌20～30min使其充分溶解，加入到一定量的H3PO4中，使PO4/Tb摩尔比为40～60，搅拌10～30min后放入水热反应釜中，在100℃温度反应6～8小时，所得产物在60～80℃温度范围烘干4～8小时后，即得到微米级的六棱柱形TbPO4·H2O发光材料。
当反应体系中PO4/Tb摩尔比为40～60时，调节pH值为1.4～1.6，搅拌10～30min后放入水热反应釜中，在100℃温度反应6～8小时，所得产物在60～80℃温度范围烘干4～8小时后，可得到一维纳米棒组成的纺锤形TbPO4·H2O纳米结构发光材料。
H3PO4的原料浓度为6mol/L、体积为10mL，Tb(NO3)3·6H2O的原料浓度为0.10～0.15mol/L。
pH值的调节采用氨水或氢氧化钠。
本发明材料制备方法简易，设备简单，合成温度低；原料H3PO4可重复使用，原料价格低廉，无需昂贵的表面活性剂作模板剂；具有不使用有机溶剂、不污染环境；反应温度低、节省能源、转化率高、易于工业化生产等特点，可有效地降低合成温度，是一种理想的绿色工艺；重复性好。
附图说明：
图1为不同反应条件下合成的产物的XRD图谱，说明获得样品为六方结构的TbPO4·H2O单一相。其中a曲线为PO4/Tb的摩尔比为60的条件下合成的六方结构TbPO4·H2O化合物；b曲线为PO4/Tb的摩尔比为60、pH＝1.5的条件下合成的六方结构TbPO4·H2O化合物。
图2为六棱柱形微米结构TbPO4·H2O的TG-DSC(热重-扫描差示量热分析)曲线。
图3为纺锤形纳米结构TbPO4·H2O的TG-DSC曲线。
图4为产物的荧光发射光谱图，从此图中可以看出该样品具有较强的荧光性能，其中a曲线为六棱柱形微米结构TbPO4·H2O；b曲线为纺锤形纳米结构TbPO4·H2O。
图5为PO4/Tb的摩尔比为60的条件下合成的产物的SEM照片，SEM照片显示所得产物为直径约为700～800nm、长度为几微米长的单分散性较好的六棱柱形。
图6为PO4/Tb的摩尔比为40的条件下合成的产物的SEM照片，SEM照片显示所得产物为直径约为400～500nm、长度为几微米长的单分散性较好的六棱柱形。
图7为PO4/Tb的摩尔比为40、pH＝1.4的条件下合成的产物的SEM照片。SEM照片显示所得产物为直径为300～400nm、长度为1μm左右的纺锤形。
图8为PO4/Tb的摩尔比为60、pH＝1.5的条件下合成的产物的低倍数SEM照片。SEM照片显示所得产物为直径为300～400nm、长度为1μm左右的纺锤形。
图9为PO4/Tb的摩尔比为60、pH＝1.5的条件下合成的产物的高倍数放大SEM照片。
图10为PO4/Tb的摩尔比为60、pH＝1.5条件下合成的产物的透射电镜和选区电子衍射照片。其中高倍数扫描电镜照片和透射电镜照片及选区电子衍射照片显示纺锤形TbPO4·H2O为由80～90nm纳米棒自组装成的纳米多级结构。
具体实施方式：
六棱柱形TbPO4·H2O微米级材料的制备：
实施例一
取0.453g Tb(NO3)3·6H2O溶于10mL蒸馏水中，滴加入到10mL 6mol/L的H3PO4中，使其PO4/Tb摩尔比为60，搅拌20mim，转入反应釜中。在100℃反应6小时，用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次，60℃烘干得到白色粉末。XRD图谱显示产物为六方相TbPO4·nH2O(如图1中的a曲线)；根据TG-DSC(热重-扫描差示量热分析)曲线计算出196.5℃失去1mol的结晶水，TG-DSC曲线显示所得产物为TbPO4·H2O(如图2)；SEM照片显示所得产物为直径约为700～800nm、长度为几微米长的单分散性较好的六棱柱形(如图5)。
实施例二
取0.680g Tb(NO3)3·6H2O溶于10mL蒸馏水中，滴加入到10mL 6mol/L的H3PO4中，使其PO4/Tb摩尔比为40，搅拌20mim，转入反应釜中。在100℃反应8小时，用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次，60℃烘干得到白色粉末。SEM照片显示所得产物为直径约为400～500nm、长度为几微米长的单分散性较好的六棱柱形(如图6)。
纳米棒组成的纺锤形TbPO4·H2O纳米结构的制备：
实施例一
取0.680g Tb(NO3)3·6H2O溶于10mL蒸馏水中，滴加入到10mL 6mol/L的H3PO4中，使其PO4/Tb摩尔比为40，搅拌20mim后，用浓氨水调节体系的pH值为1.4，转入反应釜中。在100℃反应6小时，用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次，60℃烘干得到白色粉末。XRD图谱显示产物为六方相TbPO4·nH2O(如图1中的b曲线)；根据TG-DSC(热重-扫描差示量热分析)曲线计算出193.2℃失去1mol的结晶水，TG-DSC曲线显示所得产物为TbPO4·H2O(如图3)；SEM照片显示所得产物为直径为300～400nm、长度为1μm左右的纺锤形(如图7)。
实施例二
取0.453g Tb(NO3)3·6H2O溶于10mL蒸馏水中，滴加入到10mL 6mol/L的H3PO4中，使其PO4/Tb摩尔比为60，搅拌20mim后，用2mol/L的NaOH调节体系的pH值为1.5，转入反应釜中。在100℃反应8小时，用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次，60℃烘干得到白色粉末。SEM照片显示所得产物为直径为300～400nm、长度为1μm左右的纺锤形(如图8)。其中高倍数扫描电镜照片和透射电镜照片及选区电子衍射照片显示纺锤形TbPO4·H2O为由80～90nm纳米棒自组装成的纳米多级结构(如图9和图10)。

Claims (2)

1.六方相TbPO4·H2O微米级材料或纳米多级结构材料的合成方法，其特征在于，将Tb(NO3)3·6H2O溶于水中搅拌20～30min使其充分溶解，加入到H3PO4中，使PO4/Tb摩尔比为40～60，搅拌10～30min后放入水热反应釜中，在100℃温度反应6～8小时，所得产物在60～80℃温度范围烘干，即得到微米级的六棱柱形六方相TbPO4·H2O发光材料；或当反应体系中PO4/Tb摩尔比为40～60时，调节pH值为1.4～1.6，搅拌10～30min后放入水热反应釜中，在100℃温度反应6～8小时，所得产物在60～80℃温度范围烘干，即得到一维纳米棒组成的纺锤形六方相TbPO4·H2O纳米结构发光材料；
所述H3PO4的原料浓度为6mol/L、体积为10mL，Tb(NO3)3·6H2O的原料浓度为0.10～0.15mol/L。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，用氨水或氢氧化钠调节pH值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443393B (zh) * 2011-07-12 2013-07-03 厦门通士达新材料有限公司 一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法
CN102502557B (zh) * 2011-10-25 2013-11-06 内蒙古科技大学 一种六方结构的SmPO4·0.5H2O纳米材料的制备方法
CN103979514B (zh) * 2014-05-15 2016-08-24 陕西科技大学 一种具有良好发光性能的短棒状TbPO4粉体及其制备方法
CN103979513B (zh) * 2014-05-15 2016-08-17 陕西科技大学 一种具有良好发光性能的茧状TbPO4粉体及其制备方法
CN103979516B (zh) * 2014-05-15 2016-08-17 陕西科技大学 一种具有良好发光性能的微球状TbPO4粉体及其制备方法
CN104528680B (zh) * 2014-12-24 2017-02-22 中国科学院地球化学研究所 一种富co2水热合成花状磷酸铽的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058412A (zh) * 2007-05-22 2007-10-24 同济大学 一种绿色制备稀土正磷酸盐纳/微晶体的方法
CN101318640A (zh) * 2008-05-13 2008-12-10 北京科技大学 一种单斜结构CePO4纳米材料的合成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058412A (zh) * 2007-05-22 2007-10-24 同济大学 一种绿色制备稀土正磷酸盐纳/微晶体的方法
CN101318640A (zh) * 2008-05-13 2008-12-10 北京科技大学 一种单斜结构CePO4纳米材料的合成方法

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