CN108275711A - 一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料科学领域,提出了一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,本发明的技术方案步骤是:将稀土元素的硝酸化合物在去离子水中混合均匀,配制成稀土元素离子浓度为0.01‑0.20mol/L的溶液,边搅拌边加入氢氧化铵,调节溶液的pH为8‑13,得到悬浊液,将悬浊液移至反应釜中,于100‑200℃水热反应12‑48h,反应产物经离心分离、清洗、烘干,得到白色状的粉末颗粒RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O(RE=La‑Lu,Y),其中n=1.5‑1.8。本发明的技术方案简单易行,易于得到RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O单晶四方晶纳米片。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域,具体涉及一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法。
背景技术
碱式硝酸盐稀土发光材料是一种非常重要的稀土发光材料,同时也是制备稀土氧化物、稀土硫化物等重要荧光材料的前驱体。荧光材料与其成分、尺寸、形貌、晶体结构密切相关。目前已报道的碱式硝酸盐包括RE4O(OH)9NO3和RE2(OH)5NO3·1.56H2O,而具有四方结构的RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O是一种新兴的碱式硝酸盐。单晶颗粒具有缺陷少、结晶性好等优点,易获得较高的荧光强度适合作荧光基质;另一方面,边长尺寸小于500nm、厚度小于100nm的四方片状颗粒可充当模板相合成其他化合物而保持原有形貌,同时也可作为构筑单元制备致密纳米荧光膜,是适于光电元器件使用的重要材料。但以现有的合成手段,无法获得这种单晶四方片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O,并且由于稀土元素存在极大的差异,无法获得稀土元素全谱单晶四方片,这极大限制了单晶四方晶纳米片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O的应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,目的是通过水热法,调节溶液pH,获得单晶四方晶纳米片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O(RE=La~Lu,Y)。且现有文献对特定形貌的稀土碱式硝酸盐的报道较少,具有极大的可研究性。
本发明的技术方案如下:
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,包括如下步骤:
(1)将稀土元素的硝酸化合物在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子总浓度为0.01~0.20mol/L的溶液;所述的稀土元素为除了元素Pm的镧系元素或Y元素中的一种;
(2)加入浓氨水调节溶液pH值,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,在密闭条件下,于100-200℃水热反应12-48h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离,干燥,得到单晶四方晶纳米片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O,RE=La~Lu、Y,其中n=1.5~1.8。
进一步地,上述步骤(2)加入浓氨水调节溶液pH至8~13。
进一步地,上述步骤(4)的干燥条件为:温度50~70℃,时间12~24h。
本发明的特点和有益效果是:
本发明利用水热法获得了单晶四方晶纳米片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O(RE=La~Lu,Y),明确了整个镧系元素中RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O的生成范围;并且,本发明最终制备出的稀土碱式硝酸盐为单晶四方晶纳米片,片状结构有利于特定取向荧光膜的制备,实现材料性能的人工剪裁。此外,本发明利用水热法制备出单晶四方片状结构的碱式硝酸盐,属于在稀土碱式硝酸盐中取得了重大突破,具有较高的指导意义和应用前景。
本发明的技术方案简单易行,得到的RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O(RE=La~Lu,Y)片状颗粒尺寸200-300nm之间。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的La(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图2是本发明实施例1制备的La(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM形貌图;
图3是本发明实施例2制备的Eu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图4是本发明实施例2制备的Eu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM图谱;
图5是本发明实施例3制备的Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图6是本发明实施例3制备的Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM形貌图;
图7是本发明实施例3制备的Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的TEM形貌图;
图8是本发明实施例3制备的Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SAED图;
图9是本发明实施例4制备的Tm(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图10是本发明实施例4制备的Tm(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM图谱;
图11是本发明实施例5制备的Lu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图12是本发明实施例5制备的Lu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM形貌图;
图13是本发明实施例6制备的Y(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的XRD图谱;
图14是本发明实施例6制备的Y(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O白色粉末的SEM形貌图。
具体实施方式
本发明实施采用的稀土元素的硝酸化合物、氨水、及其他试剂均为市售分析纯化学试剂。
本发明实施例制备的稀土碱式硝酸盐采用型号为PW3040/60的X’Pert Pro X射线衍射仪(荷兰PANalyticalB.V.)进行XRD物相分析;采用JSM-7001F型JEOL场发射扫描电镜进行形貌观察和分析;采用日本JEOL公司的JEM-1010型TEM观测样品形貌(TEM)。
水热反应釜内胆材质为聚四氟乙烯、规格100ml,钢套材质为不锈钢,烘箱为电子控温鼓风烘箱、温差小于1℃;
以下为本发明优选实施例。
实施例1
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将La(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.01mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至8,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于100℃水热反应12h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于50℃烘干,得到白色的粉末状颗粒La(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
La(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图1所示,显示为纯相;SEM形貌图如图2所示,可以看到所得到的La(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构。
实施例2
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将Eu(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.03mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至10,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于150℃水热反应24h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于50℃烘干,得到白色的粉末状颗粒Eu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
Eu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图3所示,显示为纯相;SEM形貌图如图4所示,可以看到所得到的Eu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构。
实施例3
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将Ho(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.05mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至10,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于180℃水热反应24h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于60℃烘干,得到白色的粉末状颗粒Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图5所示,显示为纯相;SEM形貌图如图6所示,可以看到所得到的Ho(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构;TEM形貌图如图7所示;图8为其SAED图,可以明显看到光斑,证明其结晶性好,且为单晶。
实施例4
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将Tm(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.1mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至11,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于180℃水热反应36h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于60℃烘干,得到白色的粉末状颗粒Tm(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
Tm(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图9所示,显示为纯相;SEM形貌图如图10所示,可以看到所得到的Tm(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构。
实施例5
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将Lu(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.1mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至12,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于200℃水热反应36h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于60℃烘干,得到白色的粉末状颗粒Lu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
Lu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图11所示,显示为纯相;SEM形貌图如图12所示,可以看到所得到的Lu(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构。
实施例6
一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,按照以下工艺步骤进行:
(1)将Y(NO3)3·6H2O在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子浓度为0.2mol/L的溶液;
(2)边搅拌边加入浓氨水调节溶液pH至13,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,于200℃水热反应48h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离、清洗,于70℃烘干,得到白色的粉末状颗粒Y(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O;
Y(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O粉体的XRD图谱如图13所示,显示为纯相;SEM形貌图如图14所示,可以看到所得到的Y(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O产物呈现四方片状结构。
Claims (3)
1.一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将稀土元素的硝酸化合物在去离子水中混合均匀,配制成稀土离子总浓度为0.01~0.20mol/L的溶液;所述的稀土元素为除了元素Pm的镧系元素或Y元素中的一种;
(2)加入浓氨水调节溶液pH值,得到悬浊液;
(3)将上述悬浊液移至反应釜中,在密闭条件下,于100~200℃水热反应12~48h;
(4)反应结束后,取出反应釜,自然冷却至室温,反应产物经离心分离,干燥,得到单晶四方晶纳米片RE(OH)2.94(NO3)0.06·nH2O,RE=La~Lu、Y,其中n=1.5~1.8。
2.根据权利要求1所述的一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,其特征在于所述步骤(2)的反应条件为:pH8~13。
3.根据权利要求1或2所述的一种稀土碱式硝酸盐单晶四方晶纳米片的制备方法,其特征在于所述步骤(4)的干燥条件为:温度50~70℃,时间12~24h。
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Inventor after: Zhu Qi Inventor after: Liu Juanjuan Inventor after: Li Xiaodong Inventor after: Sun Xudong Inventor before: Zhu Qi Inventor before: Liu Juanjuan Inventor before: Li Jiguang Inventor before: Li Xiaodong Inventor before: Sun Xudong |
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