CN103214018A - 稀土氧化物带正电荷纳米片溶胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土氧化物（LnO）带正电荷纳米片溶胶的制备方法，该方法以氧化钇、氧化铕、溴化铵、苯甲酸钠等为原料，在高温下煅烧，得到LnOBr层状材料；在微波条件下，利用苯甲酸钠溶液对该层状化合物进行插层，得到插层后的材料；将该插层后的材料在正丁醇溶剂中进行超声一段时间，即得到剥离成片状的纳米片溶胶。本发明制备方法简单并且环境友好，所得的稀土氧化物纳米片溶胶可用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料等。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成材料技术领域，具体地说是一种新的带正电荷的稀土氧化物纳米片LnO（Ln=Y/Eu）溶胶的制备方法。
背景技术
层状化合物是由某种特定结构的基本单元通过共用角、边或面堆积而成的空间网状结构，是一种重要的固体功能材料，由于其特有的层状结构和层间化学反应活性，使其在热学、力学、光学、电学和磁学、吸附、传导、分离和催化领域具有广阔的应用前景。因而层对状化合物的研究不仅有非常重要的基础理论上的学术价值，而且有着广阔的实用前景。作为一种固体材料，层状化合物具有很多的修饰方法：物理、化学、机械、化工等。在不同的研究领域中有不同的研究方法。其中嵌入和剥落的修饰方法是进一步获得纳米片的良好的方法。主要原理是利用表面活性剂的苯甲酸钠溶液在微波条件下对层状化合物进行插层，使层间距扩大，然后剥离。形成纳米片的稳定透明的溶胶。粒子很小，有的是单层有的是多层，所以这种溶胶很稳定，可以放置数天也不至于沉淀。
以往文献报道的稀土化合物纳米片基本都是氢氧化物，而这种材料具有一定的缺点，比如：热稳定性差，当温度过高时，该氢氧化物纳米片就容易被破坏。此外，在稀土氢氧化物纳米片中存在大量的羟基，而羟基的震动会吸收某些稀土材料所发荧光(比如:Eu3+)，最终导致这些稀土氢氧化物发光材料发光性能大大降低。而在氧化物的发光材料中，却没有这些缺点。因此，稀土氧化物纳米片具有很好的应用前景。此外，由于制备所得的是带有正电荷的纳米片，因此可以很好的与带有负电荷的纳米片进行复合，作为制备各种具有特殊性能的复合材料的原料。
发明内容
本发明以氧化钇、氧化铕、溴化铵、苯甲酸钠等为原料，经高温煅烧、微波、超声等条件，首次剥离得到了带正电荷的稀土氧化物纳米片LnO。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种稀土氧化物带正电荷纳米片溶胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：
a、取稀土氧化物Ln2O3，加入一定量NH4Br、研磨成粉体；其中：加入的NH4Br与稀土氧化物的物质的量之比为2～10∶1；
b、将步骤a得到的粉体转入到氧化铝坩埚内、震实；在马弗炉内420℃条件下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却、用稀乙酸溶液洗涤、抽滤、干燥得到纯净的LnOBr；其中：稀乙酸溶液浓度为1*10-4mol/L；
c、将步骤b的LnOBr按照1g/100ml的比例置于苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与LnOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，抽滤、水洗、乙醇洗涤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的LnOC6H5COO；
d、按照2g/L将步骤c的LnOC6H5COO置于正丁醇溶剂中，超声、搅拌、然后5000r/min离心15min，取上层液，即得到所述稀土氧化物带正电荷纳米片溶胶。
本发明以稀土氧化物、溴化铵、苯甲酸钠等为原料，经高温煅烧、微波、超声等条件，首次剥离得到了带正电荷的稀土氧化物纳米片LnO。
本发明的有益效果是：
⑴ 首次制备出带正电荷的LnO（Ln=Y/Eu/Tb）纳米片溶胶。
⑵ 在插层（离子交换）过程中使用微波的方法，节省了时间。
⑶ 所得的稀土氧化物纳米片溶胶可用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料等。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的YOBr材料的XRD图；
图2为本发明实施例1得到的YOC6H5COO材料的XRD图；
图3为本发明实施例1得到的稀土氧化物纳米片溶胶的SEM图；
图4 为本发明实施例1得到的稀土氧化物纳米片溶胶的Zeta电位图。
具体实施方式
实施例1
a、取2.0146g氧化钇，加入3.4938gNH4Br，研磨成粉体；其中：NH4Br的加入量与稀土氧化物的物质的量之比约4:1。
b、将该粉体转入到氧化铝坩埚内，震实、在马弗炉内420℃条件下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却，并用乙酸溶液(浓度约0.0001mol/L)洗涤，抽滤、干燥得到纯净的YOBr样品。
c、按照1g/100ml的比例取上述产物置于苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与LnOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，大量水洗、抽滤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的样品YOC6H5COO。
d、取步骤c的YOC6H5COO置于适量正丁醇溶剂中(按照2g/升的比值)，超声、搅拌、然后5000r/min离心15min，取上层液，即得到带正电荷的稀土氧化物YO纳米片溶胶。
实施例2
a、取2.5642g氧化钇，加入2.2235gNH4Br，研磨成粉体；其中：NH4Br的加入量与稀土氧化物的物质的量之比约2:1.
b、将该粉体转入到氧化铝坩埚内，震实、在马弗炉内420℃条件下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却，并用乙酸溶液(浓度约0.0001mol/L)洗涤，抽滤、干燥得到纯净的YOBr样品。
c、按照1g/100ml的比例取上述产物置于苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与LnOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，大量水洗、抽滤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的样品YOC6H5COO。
d、取步骤c的YOC6H5COO置于适量正丁醇溶剂中(按照2g/升的比值)，超声、搅拌、然后5000r/min离心15min，取上层液，即得到带正电荷的稀土氧化物YO纳米片溶胶。
实施例3
a、取2.9633g氧化铕，加入8.9843g NH4Br，研磨成粉体；其中：NH4Br的加入量与稀土氧化物的物质的量之比约7:1.
b、将该粉体转入到氧化铝坩埚内，震实、在马弗炉内420℃下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却，抽滤、并用乙酸溶液(浓度约0.0001mol/L)洗涤，得到纯净的EuOBr样品。
c、按照1g/100ml的比例取上述产物置于苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与LnOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，大量水洗、抽滤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的样品EuOC6H5COO。
d、取步骤c的EuOC6H5COO置于适量正丁醇溶剂中(按照2g/升的比值)，超声、搅拌、然后5000r/min离心15min，取上层液，即得到带正电荷的稀土氧化物EuO纳米片溶胶。
实施例4
a、取1.8674g氧化铕，加入8.0966g NH4Br，研磨成粉体；其中：NH4Br的加入量与稀土氧化物的物质的量之比约10:1.
b、将该粉体转入到氧化铝坩埚内，震实、在马弗炉内420℃条件下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却，并用乙酸溶液(浓度约0.0001mol/L)洗涤，抽滤、干燥得到纯净的EuOBr样品。
c、按照1g/100ml的比例取上述产物置于一定量苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与EuOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，大量水洗、抽滤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的样品EuOC6H5COO。
d、取步骤c的EuOC6H5COO置于适量正丁醇溶剂中(按照2g/升的比值)，超声、搅拌、然后5000r/min离心15min，取上层液，即得到带正电荷的稀土氧化物EuO纳米片溶胶。
Claims (1)
1.一种稀土氧化物带正电荷纳米片溶胶的制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：
a、取稀土氧化物Ln2O3，加入一定量NH4Br、研磨成粉体；其中：加入的NH4Br与稀土氧化物的物质的量之比为2～10∶1；
b、将步骤a得到的粉体转入到氧化铝坩埚内、震实；在马弗炉内420℃条件下保温2小时，然后升温至700℃保温2小时，冷却、用稀乙酸溶液洗涤、抽滤、干燥得到纯净的LnOBr；其中：稀乙酸溶液浓度为1*10-4mol/L；
c、将步骤b的LnOBr按照1g/100ml的比例置于苯甲酸钠溶液中，其中苯甲酸钠与LnOBr摩尔比为2:1，在微波场中高火微波2分钟后取出冷却，待降至室温后再放在微波场中高火微波2分钟，之后再取出冷却，如此重复5次，抽滤、水洗、乙醇洗涤、50℃干燥得到苯甲酸根与溴离子进行离子交换后的LnOC6H5COO；
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