CN103865533B - 一种稀土氧化物微米棒的制备方法 - Google Patents

一种稀土氧化物微米棒的制备方法 Download PDF

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一种稀土氧化物微米棒的制备方法，属于稀土发光技术领域。所述的稀土氧化物的分子式为Re2‑xO3:xLn3+，其中，Re为La,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y中的一种，Ln为Eu或Tb中的一种；0≤x≤0.10。首先，以去离子水、乙醇或去离子水/乙醇为溶剂，采用共沉淀的方法得到前驱物，再将前驱物高温煅烧得到稀土氧化物微米棒。按照本发明提供的方法制备的稀土氧化物具有微米棒结构，由此种氧化物制备的材料具有较好的发光效果。

Description

一种稀土氧化物微米棒的制备方法
技术领域
本发明属于稀土发光技术领域，具体涉及一种稀土氧化物微米棒的制备方法。
背景技术
稀土化合物在照明、显示和生物荧光标识等多种应用领域具有广阔的应用前景，而稀土氧化物作为稀土荧光材料的一个重要分支更是很早便受到重视。一维稀土氧化物发光材料因具有与其体材料不同的光谱特性，近年来引起了人们的极大研究兴趣。
目前，国内外对于一维稀土氧化物的研究已经取得了一定成效，并开展了许多的制备方法，主要有硬模板法、软模板法、水热法、微乳液法等。以上制备方法存在着模板难以去除、费用过高、产量低、规模小等不足，阻碍了其在各领域的应用。因此，发展一种工艺简单、能耗低、可较大规模生产的制备一维稀土氧化物的方法有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种稀土氧化物的制备方法，按照本发明提供的方法制备出的稀土氧化物具有棒状形貌。
所述的稀土氧化物的分子式为Re2-xO3:xLn3+，其中，Re为La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中的一种或两种，Ln为Eu或Tb中的一种；0≤x≤0.10。是以去离子水、乙醇或去离子水/乙醇为溶剂，采用共沉淀的方法得到前驱物，再将前驱物高温煅烧得到稀土氧化物微米棒。按照本发明提供的方法制备的稀土氧化物具有微米棒结构，由此种氧化物制备的材料具有较好的发光效果。
本发明所述的一种分子式为Re2-xO3:xLn3+稀土氧化物微米棒的制备方法，
其步骤如下：
1)将酒石酸（tartaric acid，即2,3-二羟基丁二酸）溶解于溶剂中，再加入稀土盐溶液；
2)将上述混合溶液在恒温水浴得到前驱体；
3)将所述前驱体在空气中煅烧得到稀土氧化物微米棒。
Re是基质稀土，为镧、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇中的任一种或两种；Ln是激活剂稀土，为铕或铽，0≤x≤0.10。
所述稀土盐溶液中的稀土离子与酒石酸的摩尔比为1：1～1：3；
所述溶剂为乙醇、去离子水或乙醇和去离子水的混合；
所述混合溶液恒温水浴的温度为25℃～60℃；
所述混合溶液恒温水浴的时间为24～48h；
所述的煅烧温度为600℃～900℃；
所述的煅烧时间为2～4h。
有益效果
本发明的制备方法不需要任何模板剂和表面活性剂，通过简单的直接沉淀的方法，在较低反应温度下合成出尺寸均一、分散性良好的稀土氧化物微米棒。本发明具有制备工艺简单，易于控制、生产成本低、能耗小、适于较大规模生产等优点。
附图说明
图1：本发明实施例1制备的Gd2O3的XRD谱图；
如图所示，所制备的样品为纯的立方相的Gd2O3，无杂质生成。
图2：本发明实施例1制备的Gd2O3的扫描电镜照片；
扫描电镜照片显示所制备的Gd2O3为均匀的微米棒，直径约200～300nm，长度约为5～20μm。
图3：本发明实施例2制备的Gd1.95Eu0.05O3的激发光谱；
激发光谱由一个主峰位于254nm的宽带和一些较弱激发峰组成，分别归属为Eu3+-O2-的电荷迁移带跃迁和Eu3+离子的f-f跃迁。
图4：本发明实施例2制备的Gd1.95Eu0.05O3的发射光谱。
发射光谱由一系列发射峰组成，主峰位于611nm，表现为红光发射。
具体实施方式
实施例1
称取3.0克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL（稀土离子与酒石酸的摩尔比为1:1），搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒。
实施例2
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液19.5mL、0.5mol/L的Eu(NO3)3溶液1mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd1.95Eu0.05O3微米棒。
实施例3
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液19.9mL、0.1mol/L的Eu(NO3)3溶液0.2mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd1.99Eu0.01O3微米棒。
实施例4
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液19mL、1mol/L的Eu(NO3)3溶液1mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd1.90Eu0.10O3微米棒。
实施例5
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液19.5mL、0.5mol/L的Tb(NO3)3溶液1mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd1.95Tb0.05O3微米棒。
实施例6
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL（稀土离子与酒石酸的摩尔比为1:1.5），搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于600℃煅烧2h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约250～500nm。
实施例7
称取6.0克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL（稀土离子与酒石酸的摩尔比为1:2），搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例8
称取9.0克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL（稀土离子与酒石酸的摩尔比为1:3），搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于600℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约250～500nm。
实施例9
称取4.5克酒石酸溶解于150mL水和50mL乙醇混合溶液中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例10
称取4.5克酒石酸溶解于100mL水和100mL乙醇混合溶液中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于900℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约3～20μm，直径约80～150nm。
实施例11
称取4.5克酒石酸溶解于50mL水和150mL乙醇混合溶液中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例12
称取4.5克酒石酸溶解于200mL乙醇中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例13
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，40℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约100～200nm。
实施例14
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，60℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约100～200nm。
实施例15
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，60℃恒温24h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约100～200nm。
实施例16
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温36h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例17
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例18
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧4h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约80～150nm。
实施例19
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于600℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约5～20μm，直径约250～500nm。
实施例20
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Gd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于900℃煅烧3h，制得的白色固体即为Gd2O3微米棒，长度约3～20μm，直径约80～150nm。
实施例21
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的La(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为La2O3微米棒。
实施例22
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Nd(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Nd2O3微米棒。
实施例23
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Sm(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Sm2O3微米棒。
实施例24
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Eu(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Eu2O3微米棒。
实施例25
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Dy(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Dy2O3微米棒。
实施例26
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Ho(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Ho2O3微米棒。
实施例27
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Er(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧2h，制得的白色固体即为Er2O3微米棒。
实施例28
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Tm(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Tm2O3微米棒。
实施例29
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Yb(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Yb2O3微米棒。
实施例30
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Lu(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于600℃煅烧6h，制得的白色固体即为Lu2O3微米棒。
实施例31
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的Y(NO3)3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，40℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于800℃煅烧3h，制得的白色固体即为Y2O3微米棒。
实施例32
称取4.5克酒石酸溶解于200mL水中，再加入摩尔浓度为1mol/L的YCl3溶液20mL，搅拌30分钟，然后转移至水浴锅中，25℃恒温48h，即制得反应前驱体。将上述制得的前驱体于900℃煅烧2h，制得的白色固体即为Y2O3微米棒。

Claims (2)

1.一种分子式为Re2-xO3:xLn3+的稀土氧化物微米棒的制备方法，其步骤如下：
1)将酒石酸溶解于溶剂中，再加入浓度为1mol/L的稀土盐溶液；稀土盐溶液中的稀土离子与酒石酸的摩尔比为1：1～1：3；溶剂为乙醇、去离子水或乙醇和去离子水的混合；
2)将上述混合溶液恒温水浴得到前驱体，混合溶液恒温水浴的温度为25℃～60℃；时间为24～48h；
3)将上述前驱体在空气中煅烧得到稀土氧化物微米棒；
Re为镧、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇中的任一种；Ln为铕或铽，0≤x≤0.10。
2.如权利要求1所述的一种稀土氧化物微米棒的制备方法，其特征在于：煅烧温度为600℃～900℃；煅烧时间为2～4h。
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