CN110699729B - 一种稀土四氟化物NalnF4薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土四氟化物NalnF4薄膜及其制备方法，包括以下步骤：以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用脉冲电压沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；将氟化钠溶解获得溶液，调节pH值；将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述氟化钠溶液中，进行置换反应，得到稀土四氟化物薄膜。本发明提供的制备方法反应条件温和、操作简单，制备得到的稀土四氟化物薄膜平整且均匀，薄膜附着度高，结晶性好。
Description
技术领域
本发明属于材料学技术领域，具体地说，涉及一种稀土四氟化物NalnF4薄膜及其制备方法。
背景技术
稀土氟化物由于其具有低声子能量(~350-500cm-1)和高折射率(~1.56)的特性，被广泛应用于制备荧光材料，与常规有机荧光材料相比，稀土氟化物显示出足够的长期热稳定性和环境稳定性，并且稀土四氟化物NaLnF4被认为是镧系元素离子掺杂上转换发光材料的理想基质。
目前制备氟化物的方法有水热法/溶剂热法、热分解法、共沉淀法和高温固相法等，但是以上方法均被用于制备氟化物粉末。关于氟化物薄膜的制备研究较少。由于氟离子特殊的腐蚀性，有关氟化物应用在发光薄膜中的报道凤毛麟角。然而，氟化物薄膜在很多方面有潜在的应用价值，因此氟化物应用在发光薄膜中的研究有一定的意义。
现有的稀土四氟化物薄膜的制备方法主要有脉冲激光沉积法和磁控溅射法，这两种方法对仪器设备的要求较高，制备薄膜的费用昂贵。这两种方法往往是在经过制备氟化物粉末后，再沉积或溅射到玻璃基底表面，这往往会影响粉末与玻璃的附着度以及薄膜的均匀程度。同时，这两种方法对于制备条件的苛刻，会对稀土氟化物的形貌和应用性能产生影响。
发明内容
本发明目的是提供一种稀土四氟化物NalnF4薄膜及其制备方法，本发明提供的制备方法反应条件温和、操作简单，制备得到的稀土四氟化物薄膜平整且均匀，薄膜附着度高，结晶性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种稀土四氟化物薄膜的制备方法，包括以下步骤：
以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用脉冲电压沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；
将氟化钠和水混合后调节pH值至8~11，得到氟化钠溶液；
将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述氟化钠溶液中，进行置换反应，得到稀土四氟化物薄膜。
优选的，所述稀土硝酸盐中的稀土金属包括Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Y中的一种或几种。
优选的，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度为0.01~1mol/L；
所述电沉积溶液的温度为5~80℃。
优选的，所述脉冲电压沉积法采用的三电极体系包括工作电极、辅助电极和参比电极，所述工作电极为透明导电玻璃；所述辅助电极为Pt网；所述参比电极为Ag/AgCl/Cl-电极；
所述透明导电玻璃的一侧镀有ITO层、FTO层或AZO层。
优选的，所述脉冲电压沉积法中沉积电压为-0.8~-1.3V，间隔时间为10~60s，总沉积时间为5~120min。
优选的，所述氟化钠溶液的浓度为0.05~1mol/L。
优选的，所述置换反应的温度为80℃~180℃，时间为5~36h。本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的稀土四氟化物NalnF4薄膜。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1）本发明以脉冲电压沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，再通过置换反应，制备得到稀土四氟化物NalnF4薄膜，该氟化物薄膜均匀度高、分散性好、附着度好。
2）本发明制备的氟化物薄膜的结晶度好，本发明的制备方法反应条件简单、操作简便。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的NaEuF4薄膜的XRD图谱；
图2是本发明实施例1制备的NaEuF4薄膜的SEM图谱；
图3是本发明实施例2制备的NaTbF4薄膜的XRD图谱；
图4是本发明实施例2制备的NaTbF4薄膜的SEM图谱；
图5是本发明实施例3制备的NaDyF4薄膜的XRD图谱；
图6是本发明实施例3制备的NaDyF4薄膜的SEM图谱；
图7是本发明实施例4制备的NaHoF4薄膜的XRD图谱；
图8是本发明实施例4制备的NaHoF4薄膜的SEM图谱；
图9是本发明对比例1脉冲电压法和恒压法制备的Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜的微观形貌图；其中，n=1.5~2.3，9（a）为脉冲法制备的Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜微观形貌图， 9（b）为恒压法制备的薄膜的Dy2(OH)5NO3∙nH2O微观形貌图；
图10是本发明对比例2制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
图11是本发明对比例3制备得到的稀土层状氢氧化物的微观形貌图；
图12是本发明对比例4制备得到的稀土层状氢氧化物的微观形貌图；
图13是本发明对比例5制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
图14是本发明对比例6制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
图15是本发明对比例7制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
图16是本发明对比例8制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
图17是本发明对比例9制备得到的稀土四氟化物薄膜的宏观图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种稀土四氟化物NalnF4薄膜及其制备方法，包括以下步骤：
以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用脉冲电压沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；
将氟化钠和水混合后调节pH值至8~11，得到氟化钠溶液；
将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述氟化钠溶液中，进行置换反应，得到稀土四氟化物薄膜。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用脉冲电压沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜。在本发明中，制备稀土层状氢氧化物薄膜的方法，优选包括以下步骤：将稀土硝酸盐和水混合，得到电沉积溶液；将三电极体系插入所述电沉积溶液中，采用脉冲电压沉积法在工作电极上沉积得到电沉积薄膜；将所述电沉积薄膜依次进行洗涤和干燥，得到稀土层状氢氧化物薄膜。
在本发明中，所述稀土元素（Ln）的硝酸化合物优选为市售分析纯试剂。在本发明中，所述稀土硝酸盐的中的稀土金属（Ln）优选包括Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Y中的一种或几种。
在本发明中，所述电沉积溶液的温度优选为5~80℃，更优选为10~70℃，最优选为20~55℃。在本发明中，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度优选为0.01~1mol/L，更优选为0.05~1mol/L，最优选为0.1~1mol/L。在本发明中，所述稀土金属离子浓度过低，在后续沉积过程中，稀土层状氢氧化物薄膜无法沉积在透明导电玻璃基体上，进而无法继续制备稀土四氟化物薄膜；所述稀土金属离子浓度过高，稀土层状氢氧化物薄膜沉积到透明导电玻璃基体后容易发生脱落，后续经置换反应制备的稀土四氟化物薄膜的附着度差。本发明优选通过控制电沉积溶液中稀土金属离子总浓度，提高了所得稀土层状氢氧化物薄膜的微观形貌的规整度、均匀性和附着力，进而提高稀土四氟化物薄膜的质量。
在本发明中，所述脉冲电压沉积法采用的三电极体系优选包括工作电极、辅助电极和参比电极，所述工作电极优选为透明导电玻璃，所述透明导电玻璃一侧优选镀有ITO层、FTO层或AZO层；所述辅助电极优选为Pt网，所述参比电极优选为Ag/AgCl/Cl-电极。
在本发明中，所述脉冲电压沉积法的工作参数为：沉积电压优选为-0.8~-1.3V，更优选为-0.9~-1.2V；间隔时间优选为10~60s，更优选为10~30s；总沉积时间为5~120min，更优选为5~60min。
在本发明中，所述脉冲电压沉积法的步骤优选包括：在沉积电压U1条件下进行第一沉积，所述第一沉积时间为t1，间隔时间为t2，重复2~4次，然后在沉积电压U2条件下进行第二沉积，所述第二沉积时间为t3，间隔时间为t4，重复2~3次。在本发明中，所述U1优选为-0.8~-1.3V，更优选为-0.9~-1.1V；所述t1优选为1~3min，更优选为1.5~3min；所述t2优选为10~60s，更优选为20s；所述t3优选为1~3min，更优选为2min；所述t4优选为10~60s，更优选为10s。在本发明中，沉积电压数值过小，透明导电玻璃基底的表面基本没有稀土层状氢氧化物薄膜沉积，故而无法制备得到稀土四氟化物薄膜。在本发明中，间隔时间（t1和/或t2）过短，制备的稀土层状氢氧化物薄膜微观形貌不规整；间隔时间过长，制备的稀土层状氢氧化物薄膜微观形貌发生分裂；总沉积时间过短，沉积的稀土层状氢氧化物薄膜过薄，后续置换反应过程中稀土层状氢氧化物薄膜的损失大；总沉积时间过长，沉积的稀土层状氢氧化物薄膜过厚，在透明导电玻璃基底的表面会产生剥离现象，进而影响稀土四氟化物薄膜的质量。本发明采用脉冲电沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，并通过控制沉积电压、间隔时间、总沉积时间，经后续的置换反应制备的稀土四氟化物薄膜的规整度高、均匀性好且附着力高。
在本发明中，所述洗涤优选为水洗和醇洗。在本发明中，所述水洗所用的水优选为去离子水；所述醇洗采用的醇优选为无水乙醇或无水甲醇。本发明对于所述水洗和醇洗的次数没有特殊限定，采用本领域熟知的洗涤次数即可。在本发明中，所述洗涤能够去除所述电沉积薄膜表面的稀土硝酸盐溶液；由于稀土层状氢氧化物中带有氢氧根，而稀土硝酸盐溶液为酸性，如果不进行洗涤，则残留在稀土层状氢氧化物薄膜表面的稀土硝酸盐溶液会对稀土层状氢氧化物产生腐蚀，进而影响四氟化物薄膜的微观形貌、均匀度和附着度。在本发明中，所述干燥的温度优选为30~90℃，更优选为30~50℃；所述干燥的时间优选为30min~24h，更优选为30min~10h，最优选为2~5h。
在本发明中，所述稀土层状氢氧化物薄膜的结构通式优选为Ln2(OH)5NO3∙nH2O；所述n优选为1.5~2.3。在本发明中，所述Ln2(OH)5NO3∙nH2O中的Ln优选与所述稀土硝酸盐中的稀土元素种类相同。
得到稀土层状氢氧化物薄膜后，本发明将氟化钠和水混合后调节pH值至8~11，得到氟化钠溶液。
在本发明中，所述调节pH值所用的碱优选为氢氧化钠固体或氢氧化钠溶液，本发明对于所述氢氧化钠固体的用量和所述氢氧化钠溶液的浓度及用量没有特殊限定，能够保证pH值为8~11即可。在本发明中，所述pH值过大会导致不能得到目标相，所述pH值过小会导致稀土层状氢氧化物溶解，本发明将pH值控制在8~11有利于制备得到平整且均匀，薄膜附着度高的稀土四氟化物薄膜。
在本发明中，所述氟化钠溶液的总浓度优选为0.05~1mol/L。在本发明中，氟化钠溶液的总浓度过低，则无法制备稀土四氟化物薄膜；氟化钠溶液总浓度过高，会对稀土层状氢氧化物薄膜产生溶解作用，导致薄膜表面的稀土层状氢氧化物从玻璃基底表面剥离，对最终的稀土四氟化物薄膜质量产生巨大影响，制备的稀土四氟化物薄膜规整度、均匀性和附着力差。本发明通过脉冲电压沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，并控制电沉积溶液中稀土离子的总浓度以及氟化钠溶液的总浓度，制备得到的稀土四氟化物薄膜平整且均匀，薄膜附着度高。
得到氟化钠溶液后，本发明将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述氟化钠溶液中，进行置换反应，得到稀土四氟化物薄膜。
在本发明中，所述置换反应具体为所述氟化钠溶液中的Na+，F-依次将稀土层状氢氧化物薄膜Ln2(OH)5NO3∙nH2O中的NO3 -、OH-和H2O置换出来。在本发明中，所述氟化钠和稀土层状氢氧化物的摩尔比≥40。在本发明中，所述氟化钠的量过少，不能保证将所述Ln2(OH)5NO3∙nH2O中的NO3 -、OH-和H2O都置换出，进而无法得到稀土四氟化物薄膜。
在本发明中，所述置换反应的温度优选为80℃~180℃；所述置换反应的时间优选为5~36h。在本发明中，置换反应的温度过低会导致稀土四氟化物薄膜无法制备，反应时间过长会导致制备的稀土四氟化物薄膜发生脱落。本发明采用脉冲电压沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，并控制电沉积溶液中稀土金属离子的总浓度以及氟化钠溶液的总浓度，以及置换反应的温度和时间，制备的稀土四氟化物薄膜规整度、均匀性和附着力优异。
在本发明中，完成所述置换反应后优选还包括将所得薄膜依次进行洗涤和干燥。在本发明中，所述冷却后薄膜的温度优选为10~30℃。在本发明中，所述洗涤采用的试剂优选为水，更优选为去离子水。在本发明中，所述干燥的温度优选为20~100℃，更优选为25~80℃；所述干燥的时间优选为5min~24h，更优选为30min~5h。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
（1）将Eu(NO3)3·6H2O溶解于去离子水中，在水浴条件下加热至55℃，得到稀土金属离子浓度为0.1mol/L的电沉积溶液；
（2）将三电极体系插入所述电沉积溶液中，采用脉冲电压沉积法，设置沉积电压为-1V，在该电压下沉积1.5min后，停压20s，重复4次后，再更改电压为-1.2V，在该电压下沉积2min后，停压10s，重复3次，总沉积时间为12min，在工作电极材料上沉积薄膜，得到电沉积薄膜；所述三电极体系的工作电极为ITO玻璃，辅助电极为Pt网，参比电极为Ag/AgCl/Cl-；
（3）将所述电沉积薄膜依次采用去离子水和无水乙醇洗涤，置于50℃的鼓风干燥箱中干燥30min，得到Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3；
（4）将NaF溶解于去离子水，加入氢氧化钠溶液调节pH值为8，得到浓度为0.1mol/L的氟化钠溶液；
（5）将所述氟化钠溶液和所述Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜置于反应釜中，在180℃条件下密闭反应5h，将所得的薄膜依次进行冷却至室温（25℃）、去离子水洗涤、干燥（温度25℃，时间2h），得到NaEuF4薄膜。
本发明实施例所制得的NaEuF4薄膜采用X射线衍射仪进行XRD物相分析，采用场发射扫描电镜进行形貌观察和分析，具体见图1和2，通过XRD图谱分析，可以得到NaEuF4薄膜的成功制备，通过扫描电镜图谱看出，制备出的薄膜具有良好的纳米棒状结构。
实施例2
（1）将Tb(NO3)3·5H2O溶解于去离子水中,在水浴条件下加热至55℃，得到稀土离子浓度为1mol/L的电沉积溶液；
（2）将三电极体系插入所述的电沉积溶液中，采用脉冲电压沉积法，设置沉积电压为-1.15V，在该电压下沉积3min后，停压20s，重复1次后，再更改电压为-1.3V，在该电压下沉积2min后，停压10s，重复1次，总沉积时间为5min，在工作电极材料上沉积薄膜，得到电沉积薄膜；所述三电极体系的工作电极为ITO玻璃，辅助电极为Pt网，参比电极为Ag/AgCl/Cl-；
（3）将所述电沉积薄膜分别用去离子水、无水乙醇洗涤，然后置于60℃的鼓风干燥箱中干燥50min，得到Tb2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3；
（4）将NaF溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH至11，得到浓度为0.1mol/L的氟化钠溶液；
（5）将所述的氟化钠的溶液和所述Tb2(OH)5NO3∙nH2O薄膜置于反应釜中，在80℃条件下密闭反应12h，将所得的薄膜依次进行冷却至室温（25℃）、去离子水洗涤、干燥（温度100℃、时间10min）,得到稀土四氟化物NaTbF4薄膜。
本发明实施例所制得NaTbF4的薄膜采用X射线衍射仪进行XRD物相分析，采用场发射扫描电镜进行形貌观察和分析，具体见图3和4，通过XRD图谱分析，可以得到NaTbF4薄膜的成功制备，通过扫描电镜图谱看出，制备出的薄膜具有整齐的纳米棒状结构。
实施例3
（1）将Dy(NO3)3·6H2O溶解于去离子水中，在水浴条件下调节至5℃，获得稀土离子总浓度为0.05mol/L的电沉积溶液；
（2）将三电极体系插所述的电沉积溶液中，采用脉冲电压沉积法，设置沉积电压为-0.8V，在该电压下沉积1min后，停压60s，重复60次后，再更改电压为-1.2V，在该电压下沉积3min后，停压20s，重复20次，总沉积时间为2h，在工作电极材料上沉积薄膜，得到电沉积薄膜；所述三电极体系的工作电极为ITO玻璃，辅助电极为Pt网，参比电极为Ag/AgCl/Cl-；
（3）将所述电沉积薄膜分别用去离子水、无水乙醇冲洗，然后置于40℃的鼓风干燥箱中干燥24h，即制得Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3；
（4）将NaF溶解于去离子水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至8，得到浓度为0.05mol/L的氟化钠溶液；
（5）将所述的氟化钠溶液和所述Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜置于反应釜中，在110℃温度下密闭反应7h，将所得的薄膜依次进行冷却至室温（25℃）、去离子水洗涤、干燥（温度60℃、时间24h），得到稀土四氟化物NaDyF4薄膜。
本发明实施例所制得的薄膜NaDyF4采用X射线衍射仪进行XRD物相分析，采用场发射扫描电镜进行形貌观察和分析，具体见图5和6，通过XRD图谱分析，可以得到NaDyF4薄膜的成功制备，通过扫描电镜图谱看出，制备出的薄膜表现为颗粒状的不规整形貌。
实施例4
本实施例采用的稀土元素（Ln）的硝酸化合物、氟化钠、浓氨水均为市售的分析纯化学试剂。具体制备步骤如下：
（1）将Ho(NO3)3·5H2O溶解于去离子水中，在水浴条件下加热至80℃，得到稀土离子浓度为0.1mol/L的电沉积溶液；
（2）将三电极体系插入所述电沉积溶液中，然后采用脉冲电压沉积法，设置沉积电压为-1.1V，在该电压下沉积12min后，停压60s，重复5次后，再更改电压为-1.2V，在该电压下沉积12min后，停压10s，重复5次，总沉积时间为2h，在工作电极材料上沉积薄膜，得到电沉积薄膜；所述三电极体系的工作电极为ITO玻璃，辅助电极为Pt网，参比电极为Ag/AgCl/Cl-；
（3）将步骤(4)制得的电沉积薄膜分别用去离子水、无水乙醇冲洗，然后置于90℃的鼓风干燥箱中干燥30min，得到Ho2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3；
（4）将NaF溶解于去离子水中，加入氢氧化钠溶液调节pH至10，得到浓度为1mol/L的氟化钠溶液；
（5）将所述的氟化钠溶液和所述Ho2(OH)5NO3∙nH2O薄膜置于反应釜中，在80℃温度下密闭反应36h，将所得的薄膜依次进行冷却至室温（25℃）、去离子水洗涤、干燥（温度50℃、时间10h），得到稀土四氟化物NaHoF4薄膜。
本发明实施例所制得的NaHoF4薄膜采用X射线衍射仪进行XRD物相分析，采用场发射扫描电镜进行形貌观察和分析，具体见图7和8，通过XRD图谱分析，可以得到NaHoF4薄膜的成功制备，通过扫描电镜图谱看出，制备出的薄膜微观形貌为许多短纳米棒自组而成的四方相结构。
对比例1
按照实施例3的方法制备Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中采用恒定电压沉积法，恒定沉积电压为-1.35V，沉积时间5min。
由图9所示，图9（a）为脉冲法制备的Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜的纳米片，图9（b）为恒压法制备的Dy2(OH)5NO3∙nH2O薄膜的纳米片，在微观上来讲，脉冲沉积法制备的纳米片比恒压法制备的纳米片厚一些。
对比例2
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中沉积电压为-0.6V, 调整后的沉积电压为-0.7V。如图10所示，可以看到玻璃基底的表面只有特别少的稀土层状氢氧化物，甚至没有，因此，在此条件下，沉积的薄膜质量极差，并且对于后续的四氟化物薄膜的制备也是无法进行的。
对比例3
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中间隔时间为5s。如图11所示，在间隔时间为5s的条件下，微观形貌表现无整齐形貌的纳米片，正常制备方法下，微观形貌为整齐片状形貌。
对比例4
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中间隔时间为70s。如图12所示，在间隔时间为70s的情况下，沉积的薄膜表现为分裂的微观形貌。这对制备的四氟化物薄膜也是不利的。
对比例5
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中总沉积时间为4min。如图13所示，在沉积时间4min的条件下，制备的四氟化物薄膜，在总沉积时间为4min的情况下，沉积的薄膜较薄。在后续进行置换反应过程中，将会产生损失，对于最终的四氟化物薄膜质量会有很大影响。
对比例6
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（2）中总沉积时间为2.5h。如图14可知，在沉积时间为2.5h的情况下，沉积的薄膜表现为由于沉积时间过长，在玻璃基底的表面沉积氢氧化物较厚，在玻璃基底的表面会产生剥离现象，薄膜质量较差。
对比例7
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（1）中稀土离子总浓度为0.005mol/L。如图15可知，在稀土离子总浓度为0.005mol/L的情况下，沉积薄膜表现为沉积不上去，故无法继续制备四氟化物薄膜。
对比例8
按照实施例1的制备方法制备Eu2(OH)5NO3∙nH2O薄膜，其中，n=1.5~2.3，与实施例1的区别在于，步骤（1）中稀土离子总浓度为1.2mol/L。如图16所示，在1.2mol/L的情况下，由于浓度过大，沉积的玻璃基底表面会产生脱落现象。
对比例9
按照实施例1的制备方法制备NaEuF4薄膜，与实施例1的区别在于，步骤（4）中氟化钠溶液总浓度为1.2mol/L的溶液。如图17所示，在1.2mol/L 氟化钠溶液的浓度下，由于其摩尔量过大，会对稀土层状氢氧化物薄膜产生溶解作用，会将薄膜表面的稀土层状氢氧化物从玻璃基底表面剥离，对最终的氟化物薄膜质量产生巨大影响。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种稀土四氟化物NalnF4薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用脉冲电压沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；
将氟化钠和水混合后调节pH值至8~11，得到氟化钠溶液；所述氟化钠溶液的浓度为0.05~1mol/L；所述氟化钠和稀土层状氢氧化物的摩尔比≥40；
将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述氟化钠溶液中，进行置换反应，得到稀土四氟化物薄膜；
所述脉冲电压沉积法采用的三电极体系包括工作电极、辅助电极和参比电极，所述工作电极为透明导电玻璃；所述辅助电极为Pt网；所述参比电极为Ag/AgCl/Cl-电极；
所述透明导电玻璃的一侧镀有ITO层、FTO层或AZO层；
所述脉冲电压沉积法的工作参数为：沉积电压为-0.8~-1.3V，间隔时间为10~60s，总沉积时间为5~120min；
所述脉冲电压沉积法的步骤包括：在沉积电压U1条件下进行第一沉积，所述第一沉积时间为t1，间隔时间为t2，重复2~4次，然后在沉积电压U2条件下进行第二沉积，所述第二沉积时间为t3，间隔时间为t4，重复2~3次；所述U1为-0.8~-1.3V；所述t1为1~3min；所述t2为10~60s；所述t3为1~3min；所述t4为10~60s。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土硝酸盐中的稀土金属包括Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Y中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度为0.01~1mol/L；
所述电沉积溶液的温度为5~80℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述置换反应的温度为80℃~180℃，时间为5~36h。
5.权利要求1~4任一项所述制备方法制备得到的稀土四氟化物薄膜。
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