RU2465299C1 - Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides - Google Patents
Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465299C1 RU2465299C1 RU2011125470/05A RU2011125470A RU2465299C1 RU 2465299 C1 RU2465299 C1 RU 2465299C1 RU 2011125470/05 A RU2011125470/05 A RU 2011125470/05A RU 2011125470 A RU2011125470 A RU 2011125470A RU 2465299 C1 RU2465299 C1 RU 2465299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rare
- solution
- nanoplates
- luminescent
- earth elements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологий наноматериалов, конкретно к синтезу коллоидных растворов люминесцентных оксидных материалов, применяемых для нанесения ультратонких люминесцентных покрытий, а также в качестве маркеров.The invention relates to the field of nanomaterial technology, specifically to the synthesis of colloidal solutions of luminescent oxide materials used for applying ultrathin luminescent coatings, and also as markers.
Известен способ синтеза нанокристаллов диоксида церия, способных к образованию коллоидных растворов [Taekyung Yu, Jin Joo, Yong II Park, Taeghwan Hyeon. Large-Scale Nonhydrolytic Sol-Gel Synthesis of Uniform-Sized Ceria Nanocrystals with Spherical, Wire, and Tadpole Shapes // Angew. Chem. Int. Ed. 2005, V. 44, P. 7411-7414], который включает в себя термическую обработку смеси нитрата церия, олеиламина, олеиновой кислоты, триоктиламина при температуре 320°C в инертной атмосфере, выделение и очистку полученных частиц CeO2 методом замены растворителя и редиспергирование полученных частиц в неполярном растворителе.A known method of synthesis of cerium dioxide nanocrystals capable of forming colloidal solutions [Taekyung Yu, Jin Joo, Yong II Park, Taeghwan Hyeon. Large-Scale Nonhydrolytic Sol-Gel Synthesis of Uniform-Sized Ceria Nanocrystals with Spherical, Wire, and Tadpole Shapes // Angew. Chem. Int. Ed. 2005, V. 44, P. 7411-7414], which includes the heat treatment of a mixture of cerium nitrate, oleylamine, oleic acid, trioctylamine at a temperature of 320 ° C in an inert atmosphere, the isolation and purification of the obtained CeO 2 particles by solvent replacement and redispersion particles obtained in a non-polar solvent.
Недостатком известного метода является то, что он использован только для получения диоксида церия, который по сравнению с оксидами редкоземельных элементов характеризуется отсутствием целого ряда функциональных свойств, таких как фотолюминесценция, катодолюминесценция.A disadvantage of the known method is that it is used only to obtain cerium dioxide, which, in comparison with rare-earth oxides, is characterized by the absence of a number of functional properties, such as photoluminescence, cathodoluminescence.
Известен способ синтеза коллоидных растворов наночастиц оксидов гадолиния и иттрия, допированных неодимом [J.Thomas, М.Jacqueline. Preparation of nanoparticles from metal salts or metal oxides // WO 2009107046], который включает в себя нагрев реакционной смеси из ацетатов гадолиния (иттрия) и неодима и диаммонийной соли этилендиаминтетрауксусной кислоты в водном растворе до 50÷95°С с последующим добавлением к реакционной смеси лауриновой кислоты при интенсивном перемешивании раствора, добавление концентрированного водного раствора аммиака и выдержку реакционной смеси в течение 24 часов с последующим охлаждением до комнатной температуры. После охлаждения лауриновая кислота затвердевает и формирует вторую фазу на поверхности водного раствора и ее отделяют декантированием, а полученный коллоидный раствор оксидных наночастиц концентрируют упариванием. Сформировавшиеся оксидные наночастицы имеют характерный размер 1÷2 нм.A known method for the synthesis of colloidal solutions of nanoparticles of oxides of gadolinium and yttrium doped with neodymium [J.Thomas, M. Jacqueline. Preparation of nanoparticles from metal salts or metal oxides // WO 2009107046], which includes heating the reaction mixture from gadolinium (yttrium) acetates and neodymium and the diammonium salt of ethylenediaminetetraacetic acid in an aqueous solution to 50 ÷ 95 ° C, followed by addition to the reaction mixture lauric acid with vigorous stirring of the solution, adding a concentrated aqueous solution of ammonia and holding the reaction mixture for 24 hours, followed by cooling to room temperature. After cooling, lauric acid solidifies and forms a second phase on the surface of the aqueous solution and is separated by decantation, and the resulting colloidal solution of oxide nanoparticles is concentrated by evaporation. The formed oxide nanoparticles have a characteristic size of 1–2 nm.
Недостатком известного метода является большая продолжительность синтеза, которая затрудняет использование данного метода в промышленности, невозможность синтезировать нанопластины оксидов гадолиния и иттрия, а также слишком малый размер частиц, что отрицательно сказывается на их люминесцентных характеристиках.A disadvantage of the known method is the long synthesis time, which makes it difficult to use this method in industry, the inability to synthesize nanoplates of gadolinium and yttrium oxides, as well as too small a particle size, which negatively affects their luminescent characteristics.
Известен способ получения коллоидных растворов оксида цинка в неполярных растворителях [В.М.Бузник, В.В.Козик, В.К.Иванов, Ю.Д.Третьяков, А.С.Шапорев. Способ получения коллоидных растворов оксида цинка в неполярных растворителях // RU 2403127], который выбран в качестве прототипа. Данный способ получения включает в себя нагрев реакционной смеси из олеиламина, олеиновой кислоты и неорганического цинксодержащего прекурсора до 80÷400°C в течение 15÷30 минут в инертной атмосфере, изотермическую выдержку при температуре 200÷250°С в течение 1÷4 часов, добавление полярного растворителя, отделение скоагулировавших наночастиц центрифугированием, редиспергирование осадка в неполярном растворителе.A known method of producing colloidal solutions of zinc oxide in non-polar solvents [V. M. Buznik, V. V. Kozik, V. K. Ivanov, Yu. D. Tretyakov, A. S. Shaporev. A method of obtaining colloidal solutions of zinc oxide in non-polar solvents // RU 2403127], which is selected as a prototype. This method of obtaining includes heating the reaction mixture from oleylamine, oleic acid and an inorganic zinc-containing precursor to 80 ÷ 400 ° C for 15 ÷ 30 minutes in an inert atmosphere, isothermal exposure at a temperature of 200 ÷ 250 ° C for 1 ÷ 4 hours, addition of a polar solvent; separation of coagulated nanoparticles by centrifugation; redispersion of the precipitate in a non-polar solvent.
Недостатком прототипа является то, что он пригоден только для получения оксида цинка, возможности использования которого в качестве люминесцентного материала по сравнению с оксидами редкоземельных элементов ограничены в связи с достаточно слабым свечением и низкой термической и химической стабильностью. Также следует отметить, что с использованием данного прототипа невозможно синтезировать нанопластины люминесцентных материалов.The disadvantage of the prototype is that it is suitable only for the production of zinc oxide, the possibility of using which as a luminescent material compared to rare-earth oxides is limited due to a rather weak luminescence and low thermal and chemical stability. It should also be noted that using this prototype it is impossible to synthesize nanoplates of luminescent materials.
Изобретение направлено на изыскание способа получения люминесцентных нанопластин оксидов редкоземельных элементов с характерным средним диаметром частиц 8÷1,7 нм и толщиной 1÷17.5 нм в неполярных растворителях, характеризующийся высокой морфологической однородностью получаемых наночастиц (в каждом конкретном варианте исполнения коэффициент вариации диаметра нанопластин <10%) и пониженной себестоимостью получаемого продукта за счет использования неорганических прекурсоров редкоземельных элементов, а именно нитратов редкоземельных элементов.The invention is aimed at finding a method for producing luminescent nanoplates of rare earth oxides with a characteristic average particle diameter of 8 ÷ 1.7 nm and a thickness of 1 ÷ 17.5 nm in non-polar solvents, characterized by high morphological homogeneity of the obtained nanoparticles (in each particular embodiment, the coefficient of variation of the diameter of the nanoplates <10 %) and the lowered cost of the resulting product through the use of inorganic precursors of rare earth elements, namely rare earth nitrates items.
Технический результат достигается тем, что предложен способ получения коллоидных растворов люминесцентных нанопластин оксидов редкоземельных элементов, характеризующихся средним диаметром 8÷17 нм и толщиной 1÷1,5 нм, заключающийся в том, что готовят раствор солей редкоземельных элементов в неполярных растворителях, таких как олеиламин, олеиновая кислота или их композиция, с концентрацией редкоземельных элементов 0.05÷0,1 молей на литр растворителя, нагревают раствор в инертной атмосфере аргона до 80÷100°С и выдерживают при этой температуре в течение 15÷30 минут, затем добавляют дифениловый эфир из расчета 5÷10 молей эфира на 1 моль редкоземельных элементов, нагревают смесь до 250÷300°С и выдерживают при данной температуре 1÷2 часа, к полученной смеси добавляют избыток полярного растворителя, скоагулировавшиеся наночастицы отделяют от раствора центрифугированием и проводят редиспергирование осадка до получения оптически прозрачного коллоидного раствора, для чего осадок растворяют в избытке гептана.The technical result is achieved by the fact that the proposed method for producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare earth oxides, characterized by an average diameter of 8 ÷ 17 nm and a thickness of 1 ÷ 1.5 nm, which consists in preparing a solution of salts of rare earth elements in non-polar solvents, such as oleylamine , oleic acid or their composition, with a concentration of rare earth elements 0.05 ÷ 0.1 moles per liter of solvent, heat the solution in an inert atmosphere of argon to 80 ÷ 100 ° C and maintain at this temperature for 15–30 minutes, then diphenyl ether is added at the rate of 5–10 moles of ether per 1 mol of rare-earth elements, the mixture is heated to 250–300 ° C and held at this temperature for 1–2 hours, an excess of polar solvent coagulated is added to the resulting mixture nanoparticles are separated from the solution by centrifugation and the precipitate is redispersed to obtain an optically transparent colloidal solution, for which the precipitate is dissolved in an excess of heptane.
Целесообразно, что в качестве неорганических солей редкоземельных элементов используют нитраты гадолиния, европия, тербия и иттербия.It is advisable that gadolinium, europium, terbium and ytterbium nitrates are used as inorganic salts of rare-earth elements.
Возможно, что в качестве полярного растворителя используют ацетон.It is possible that acetone is used as the polar solvent.
Также целесообразно, что композицию из олеиламина и олеиновой кислоты готовят в соотношении 5÷7 к 1.It is also advisable that the composition of oleylamine and oleic acid is prepared in a ratio of 5 ÷ 7 to 1.
Для синтеза коллоидных растворов оксидов редкоземельных элементов используют следующие исходные реагенты: гадолиния нитрат гексагидрат (Gd(NO3)3·6H2O, ч.д.а., Aldrich), европия нитрат пентагидрат (Eu(NO3)3·5H2O, ч.д.а., Aldrich), тербия нитрат пентагидрат (Tb(NO3)3·5H2O, ч.д.а., Aldrich), иттербия нитрат гексагидрат (Yb(NO3)3·6H2O, ч.д.а., Aldrich), олеиламин (C18H37N, тех., Fluka), олеиновая кислота (СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН, ч.д.а., Fluka), дифениловый эфир (С12Н10О, ч.д.а., Fluka). В ходе синтеза для очистки и формирования коллоидных растворов используют также следующие растворители: ацетон (C3H6O, ч., Химмед), гептан (С7Н16, эталонный, Экрос). Синтез проводят в трехгорлой колбе в инертной атмосфере (аргон, ч.) с использованием обратного водяного холодильника для предотвращения испарения легкокипящих компонентов реакции. Для синтеза заданные количества нитратов редкоземельных элементов, олеиламина и олеиновой кислоты помещают в колбу и нагревают до 80÷100°C с последующей выдержкой при данной температуре в течение 15÷30 минут до полного растворения неорганических солей. Нагрев осуществляют с использованием колбонагревателя с контролем температуры реакционной смеси при помощи выносной термопары. Изотермическая выдержка при данной температуре приводит к полному растворению нитратов редкоземельных элементов в реакционной среде с формированием олеатов редкоземельных элементов. При более низких температурах, ниже 80°C, не происходит растворения неорганических солей, а при температуре выше 100°C начинается их термическое разложение. После полного растворения нитратов редкоземельных элементов к реакционной смеси добавляют дифениловый эфир в количестве, достаточном для полного покрытия формирующихся частиц, после чего колбу нагревают до температуры 250÷300°C с последующей выдержкой при данной температуре в течение 60÷120 минут.The following starting reagents are used for the synthesis of colloidal solutions of rare earth oxides: gadolinium nitrate hexahydrate (Gd (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, analytical grade, Aldrich), europium nitrate pentahydrate (Eu (NO 3 ) 3 · 5H 2 O, analytical grade, Aldrich), terbium nitrate pentahydrate (Tb (NO 3 ) 3 · 5H 2 O, analytical grade, Aldrich), ytterbium nitrate hexahydrate (Yb (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, analytical grade, Aldrich), oleylamine (C 18 H 37 N, tech., Fluka), oleic acid (CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COOH, ch. A., Fluka), diphenyl ether (C 12 H 10 O, analytical grade, Fluka). During the synthesis, the following solvents are also used for purification and formation of colloidal solutions: acetone (C 3 H 6 O, parts, Himmed), heptane (C 7 H 16 , reference, Ecros). The synthesis is carried out in a three-necked flask in an inert atmosphere (argon, hours) using a reflux condenser to prevent the evaporation of low-boiling reaction components. For synthesis, the specified amounts of nitrates of rare-earth elements, oleylamine and oleic acid are placed in a flask and heated to 80–100 ° C, followed by exposure at this temperature for 15–30 minutes until the inorganic salts are completely dissolved. Heating is carried out using a mantle with temperature control of the reaction mixture using an external thermocouple. Isothermal exposure at this temperature leads to the complete dissolution of rare earth nitrates in the reaction medium with the formation of rare earth oleates. At lower temperatures, below 80 ° C, inorganic salts do not dissolve, and at temperatures above 100 ° C their thermal decomposition begins. After the nitrates of rare-earth elements are completely dissolved, diphenyl ether is added to the reaction mixture in an amount sufficient to completely cover the forming particles, after which the flask is heated to a temperature of 250 ÷ 300 ° C, followed by exposure at this temperature for 60 ÷ 120 minutes.
Полученный раствор охлаждают, добавляют к нему избыток ацетона, после чего наблюдается выпадение белого осадка коагулировавших коллоидных частиц оксидов редкоземельных элементов. Осадок отделяют центрифугированием, после чего редиспергируют его в гептане.The resulting solution is cooled, an excess of acetone is added to it, after which a white precipitate of coagulated colloidal particles of rare earth oxides is precipitated. The precipitate is separated by centrifugation, after which it is redispersed in heptane.
Анализ полученных коллоидных растворов производят с использованием методов просвечивающей электронной микроскопии (на просвечивающем электронном микроскопе Leo 912АВ с последующим определением из фотографий размера 200-300 частиц и определением среднего размера частиц) и люминесцентной спектроскопии (на люминесцентном спектрометре Perkin-Elmer LS 55 с последующим определением положения полосы поглощения, идентификацией основных полос испускания и оценкой эффективности люминесценции). Согласно литературным данным механизм формирования оксидов редкоземельных элементов (RE) из ионов RE3+ в описанных выше условиях заключается в высокотемпературном сольволизе олеатов редкоземельных элементов с образованием связи RE-OH; в ходе последующей дегидратации происходит образование оксидов редкоземельных элементов.The analysis of the obtained colloidal solutions is carried out using transmission electron microscopy (using a Leo 912AB transmission electron microscope, followed by determination of 200-300 particles from photographs and determination of the average particle size) and luminescent spectroscopy (using a Perkin-Elmer LS 55 luminescent spectrometer, followed by determination of the position absorption bands, identification of the main emission bands and evaluation of the luminescence efficiency). According to published data, the mechanism of the formation of rare earth oxide (RE) from RE 3+ ions under the conditions described above consists in the high-temperature solvolysis of rare earth oleates with the formation of a RE-OH bond; during subsequent dehydration, the formation of rare earth oxides occurs.
Исследование влияния концентрации неорганических солей в исходном растворе показало, что при концентрациях ниже 0.05 молей на литр растворителя выход конечного продукта слишком мал, а при концентрациях выше 0.1 моль на литр растворителя происходит сильная агрегация и сращивание формирующихся частиц оксидов редкоземельных элементов.The study of the effect of the concentration of inorganic salts in the initial solution showed that at concentrations below 0.05 mol per liter of solvent, the yield of the final product is too small, and at concentrations above 0.1 mol per liter of solvent, strong aggregation and coalescence of the forming rare-earth oxide particles occurs.
Было установлено, что синтез при температурах ниже 250°C не приводит к формированию коллоидных частиц оксидов редкоземельных элементов. Также было установлено, что термическая обработка при температурах выше 300°C приводит к формированию полидисперсного продукта, содержащего частицы оксидов редкоземельных элементов размером 10-10000 нм. В то же время в диапазоне 250-300°C наблюдается формирование коллоидных нанопластин оксидов редкоземельных элементов, включая гадолиний, европий, тербий и иттербий, растворимых в неполярных растворителях.It was found that synthesis at temperatures below 250 ° C does not lead to the formation of colloidal particles of rare earth oxides. It was also found that heat treatment at temperatures above 300 ° C leads to the formation of a polydisperse product containing rare earth oxide particles with a size of 10-10000 nm. At the same time, in the range of 250-300 ° C, the formation of colloidal nanoplates of rare earth oxides, including gadolinium, europium, terbium, and ytterbium, soluble in non-polar solvents, is observed.
Композицию из олеиламина и олеиновой кислоты готовят в соотношении 5÷7 к 1 из соображений обеспечения полноты растворения солей редкоземельных элементов в олеиламине.The composition of oleylamine and oleic acid is prepared in a ratio of 5 ÷ 7 to 1 for reasons of ensuring the complete dissolution of the salts of rare earth elements in oleylamine.
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующими прилагаемыми иллюстрациями:The essence of the invention is illustrated by the following accompanying illustrations:
Фиг.1. Микрофотография (слева) и диаграмма распределения частиц по размерам (справа) для образца оксида гадолиния допированного европием, синтезированного при 280°C.Figure 1. Micrograph (left) and particle size distribution diagram (right) for a gadolinium oxide sample doped with europium synthesized at 280 ° C.
Фиг.2. Микрофотография (слева) и диаграмма распределения частиц по размерам (справа) для образца оксида гадолиния допированного европием, синтезированного при 300°C.Figure 2. Micrograph (left) and particle size distribution diagram (right) for a gadolinium oxide sample doped with europium synthesized at 300 ° C.
Исследование влияния температуры синтеза на микроморфологию получаемых частиц показало, что увеличение температуры синтеза закономерно приводит к увеличению среднего диаметра частиц (Фиг.1 и 2). В то же время увеличение продолжительности синтеза способствует некоторому снижению среднего размера частиц, что может свидетельствовать о растворимости частиц оксидов редкоземельных элементов в реакционной среде. Таким образом, варьирование параметрами стадии образования нанопластин, такими как температура и продолжительность, позволяет получать коллоидные растворы нанопластин оксидов редкоземельных элементов с характерным средним диаметром частиц 8÷17 нм и толщиной 1÷1.5 нм в неполярных растворителях.The study of the influence of the synthesis temperature on the micromorphology of the obtained particles showed that an increase in the synthesis temperature naturally leads to an increase in the average particle diameter (Figs. 1 and 2). At the same time, an increase in the duration of synthesis contributes to a certain decrease in the average particle size, which may indicate the solubility of the particles of rare earth oxides in the reaction medium. Thus, varying the parameters of the stage of the formation of nanoplates, such as temperature and duration, allows one to obtain colloidal solutions of nanoplates of rare earth oxides with a characteristic average particle diameter of 8–17 nm and a thickness of 1–1.5 nm in non-polar solvents.
Ниже приведены примеры реализации заявляемого изобретения. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают предложенный способ.The following are examples of the implementation of the claimed invention. The examples illustrate but do not limit the proposed method.
Пример 1Example 1
Для приготовления коллоидных растворов оксида гадолиния, допированного европием из расчета 0.08 моля RE на литр растворителя, 0.625 г нитрата гадолиния, 0.313 г нитрата европия, 20 мл олеиламина, 4 мл олеиновой кислоты помещали в реактор (трехгорлую колбу) с инертной атмосферой (аргон), нагревали до 100°C, выдерживали при этой температуре 15 минут, добавляли 1 мл дифенилового эфира, что соответствовало 5 молям эфира на 1 моль RE, нагревали смесь до 280°C, выдерживали при данной температуре 2 часа. К полученному раствору добавляли 60 мл ацетона, выпавший осадок отделяли центрифугированием, отцентрифугированный осадок растворяли в 10 мл гептана для получения оптически прозрачного коллоидного раствора. Полученные коллоидные нанопластины имели средний диаметр 10.5 нм и толщину 1÷1,5 нм (см. Фиг.1).To prepare colloidal solutions of gadolinium oxide doped with europium at the rate of 0.08 mol RE per liter of solvent, 0.625 g of gadolinium nitrate, 0.313 g of europium nitrate, 20 ml of oleylamine, 4 ml of oleic acid were placed in an inert atmosphere reactor (argon), heated to 100 ° C, kept at this temperature for 15 minutes, 1 ml of diphenyl ether was added, which corresponded to 5 moles of ether per 1 mol of RE, the mixture was heated to 280 ° C, kept at this temperature for 2 hours. 60 ml of acetone was added to the resulting solution, the precipitate was separated by centrifugation, the centrifuged precipitate was dissolved in 10 ml of heptane to obtain an optically clear colloidal solution. The obtained colloidal nanoplates had an average diameter of 10.5 nm and a thickness of 1 ÷ 1.5 nm (see Figure 1).
Для полученных нанопластин были определены люминесцентные характеристики. Установлено положение основных полос люминесценции ионов Eu3+ (596 нм, 615 нм, 624 нм). Эффективность люминесценции определяли на основании коэффициента ассиметричности (отношение интенсивности основной полосы при 615 нм и полосы при 596 нм), который для данного образца составил 2.2.For the obtained nanoplates, luminescent characteristics were determined. The position of the main luminescence bands of Eu 3+ ions (596 nm, 615 nm, 624 nm) was established. The luminescence efficiency was determined on the basis of the asymmetry coefficient (the ratio of the intensity of the main band at 615 nm and the band at 596 nm), which for this sample was 2.2.
Пример 2Example 2
Для приготовления коллоидных растворов оксида гадолиния, допированного европием из расчета 0.08 моля RE на литр растворителя, 0.625 г нитрата гадолиния, 0.313 г нитрата европия, 20 мл олеиламина, 4 мл олеиновой кислоты помещали в реактор (трехгорлую колбу) с инертной атмосферой (аргон), нагревали до 100°C, выдерживали при этой температуре 15 минут, добавляли 2 мл дифенилового эфира, что соответствовало 10 молям эфира на 1 моль RE, нагревали смесь до 300°C, выдерживали при данной температуре 1 час. К полученному раствору добавляли 60 мл ацетона, выпавший осадок отделяли центрифугированием, отцентрифугированный осадок растворяли в 10 мл гептана для получения оптически прозрачного коллоидного раствора. Полученные коллоидные нанопластины имели средний диаметр 15.5 нм и толщину 1÷1,5 нм (см. Фиг.2).To prepare colloidal solutions of gadolinium oxide doped with europium at the rate of 0.08 mol RE per liter of solvent, 0.625 g of gadolinium nitrate, 0.313 g of europium nitrate, 20 ml of oleylamine, 4 ml of oleic acid were placed in an inert atmosphere reactor (argon), heated to 100 ° C, kept at this temperature for 15 minutes, 2 ml of diphenyl ether was added, which corresponded to 10 moles of ether per 1 mol of RE, the mixture was heated to 300 ° C, kept at this temperature for 1 hour. 60 ml of acetone was added to the resulting solution, the precipitate was separated by centrifugation, the centrifuged precipitate was dissolved in 10 ml of heptane to obtain an optically clear colloidal solution. The obtained colloidal nanoplates had an average diameter of 15.5 nm and a thickness of 1 ÷ 1.5 nm (see Figure 2).
Для полученных нанопластин были определены люминесцентные характеристики. Установлено положение основных полос люминесценции ионов Eu3+ (596 нм, 615 нм, 624 нм). Эффективность люминесценции определяли на основании коэффициента ассиметричности (отношение интенсивности основной полосы при 615 нм и полосы при 596 нм), который для данного образца составил 3.5.For the obtained nanoplates, luminescent characteristics were determined. The position of the main luminescence bands of Eu 3+ ions (596 nm, 615 nm, 624 nm) was established. The luminescence efficiency was determined on the basis of the asymmetry coefficient (the ratio of the intensity of the main band at 615 nm and the band at 596 nm), which for this sample was 3.5.
Пример 3Example 3
Для приготовления коллоидных растворов оксида тербия из расчета 0.05 моля RE на литр растворителя 0.533 г нитрата тербия, 20 мл олеиламина, 6 мл олеиновой кислоты помещали в реактор (трехгорлую колбу) с инертной атмосферой (аргон), нагревали до 80°C, выдерживали при этой температуре 15 минут, добавляли 2 мл дифенилового эфира, что соответствовало 10 молям эфира на 1 моль RE, нагревали смесь до 250°C, выдерживали при данной температуре 2 часа. К полученному раствору добавляли 60 мл ацетона, выпавший осадок отделяли центрифугированием, отцентрифугированный осадок растворяли в 20 мл гептана для получения оптически прозрачного коллоидного раствора. Полученные коллоидные нанопластины имели средний диаметр 8 нм и толщину 1÷1.5 нм.To prepare colloidal solutions of terbium oxide at the rate of 0.05 mol RE per liter of solvent, 0.533 g of terbium nitrate, 20 ml of oleylamine, 6 ml of oleic acid were placed in an inert atmosphere reactor (three-necked flask), heated to 80 ° C, kept at this at a temperature of 15 minutes, 2 ml of diphenyl ether was added, which corresponded to 10 mol of ether per 1 mol of RE, the mixture was heated to 250 ° C, kept at this temperature for 2 hours. 60 ml of acetone was added to the resulting solution, the precipitate was separated by centrifugation, the centrifuged precipitate was dissolved in 20 ml of heptane to obtain an optically clear colloidal solution. The obtained colloidal nanoplates had an average diameter of 8 nm and a thickness of 1 ÷ 1.5 nm.
Для полученных нанопластин были определены люминесцентные характеристики. Установлено положение основных полос люминесценции ионов Tb3+ (414 нм, 487 нм, 544 нм и 584 нм).For the obtained nanoplates, luminescent characteristics were determined. The position of the main luminescence bands of Tb 3+ ions (414 nm, 487 nm, 544 nm and 584 nm) was established.
Пример 4Example 4
Для приготовления коллоидных растворов оксида иттербия из расчета 0.1 моля RE на литр растворителя 0.900 г нитрата иттербия, 15 мл олеиламина, 5 мл олеиновой кислоты помещали в реактор (трехгорлую колбу) с инертной атмосферой (аргон), нагревали до 80°C, выдерживали при этой температуре 15 минут, добавляли 2 мл дифенилового эфира, что соответствовало 7 молям эфира на 1 моль RE, нагревали смесь до 300°C, выдерживали при данной температуре 1 час. К полученному раствору добавляли 60 мл ацетона, выпавший осадок отделяли центрифугированием, отцентрифугированный осадок растворяли в 20 мл гептана для получения оптически прозрачного коллоидного раствора. Полученные коллоидные нанопластины имели средний диаметр 17 нм и толщину 1÷1.5 нм.To prepare colloidal solutions of ytterbium oxide at the rate of 0.1 mol RE per liter of solvent, 0.900 g of ytterbium nitrate, 15 ml of oleylamine, 5 ml of oleic acid were placed in an inert atmosphere reactor (three-necked flask), heated to 80 ° C, kept at this at a temperature of 15 minutes, 2 ml of diphenyl ether was added, which corresponded to 7 moles of ether per 1 mol of RE, the mixture was heated to 300 ° C, kept at this temperature for 1 hour. 60 ml of acetone was added to the resulting solution, the precipitate was separated by centrifugation, the centrifuged precipitate was dissolved in 20 ml of heptane to obtain an optically clear colloidal solution. The obtained colloidal nanoplates had an average diameter of 17 nm and a thickness of 1 ÷ 1.5 nm.
Для полученных нанопластин были определены люминесцентные характеристики. Установлено положение основной полосы ИК-люминесценции ионов Yb3+ (975 нм).For the obtained nanoplates, luminescent characteristics were determined. The position of the main IR-luminescence band of Yb 3+ ions (975 nm) was established.
Таким образом, предлагаемый метод синтеза позволяет получать коллоидные растворы нанопластин оксидов редкоземельных элементов в неполярных растворителях. Преимуществами настоящего изобретения являются: высокая морфологическая однородность получаемых частиц, обеспечивающая стабильность функциональных (фото- и катодолюминесцентных) характеристик; использование в качестве исходных веществ неорганических солей редкоземельных элементов, что позволяет значительно снизить стоимость синтеза за счет отказа от использования дорогостоящих металлорганических реагентов; возможность получения новых материалов, пригодных для создания ультратонких люминесцентных покрытий.Thus, the proposed synthesis method allows one to obtain colloidal solutions of rare earth oxide nanoplates in nonpolar solvents. The advantages of the present invention are: high morphological homogeneity of the obtained particles, ensuring the stability of functional (photo- and cathodoluminescent) characteristics; the use of inorganic salts of rare earth elements as starting materials, which can significantly reduce the cost of synthesis due to the rejection of the use of expensive organometallic reagents; the possibility of obtaining new materials suitable for creating ultrathin luminescent coatings.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125470/05A RU2465299C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125470/05A RU2465299C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2465299C1 true RU2465299C1 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125470/05A RU2465299C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465299C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716863C2 (en) * | 2015-04-21 | 2020-03-17 | Люкс Имидж Инк. | Hybrid nanocomposite material, laser scanning system and use thereof for volumetric projection of image |
| RU2798099C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-06-15 | Александр Евгеньевич Баранчиков | Method for obtaining a cerium dioxide sol in a non-aqueous medium |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2403127C1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of preparing zinc oxide colloidal solutions in non-polar solvents |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125470/05A patent/RU2465299C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2403127C1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of preparing zinc oxide colloidal solutions in non-polar solvents |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716863C2 (en) * | 2015-04-21 | 2020-03-17 | Люкс Имидж Инк. | Hybrid nanocomposite material, laser scanning system and use thereof for volumetric projection of image |
| RU2798099C1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-06-15 | Александр Евгеньевич Баранчиков | Method for obtaining a cerium dioxide sol in a non-aqueous medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raju et al. | Evolution of CaGd 2 ZnO 5: Eu 3+ nanostructures for rapid visualization of latent fingerprints | |
| JP4620658B2 (en) | Synthesis of nanoparticles containing metal (III) vanadate | |
| US9422474B2 (en) | Core/shell multifunctional magnetic nanophosphor having core/shell structure and synthetic method thereof | |
| Song et al. | OH− ions-controlled synthesis and upconversion luminescence properties of NaYF4: Yb3+, Er3+ nanocrystals via oleic acid-assisted hydrothermal process | |
| Srivastava et al. | Remarkable enhancement of photoluminescence and persistent luminescence of NIR emitting ZnGa 2 O 4: Cr 3+ nanoparticles | |
| JP2008044833A (en) | Hydrothermal method for manufacturing nano to micrometer-scale particle | |
| Wang et al. | Controlled hydrothermal growth and tunable luminescence properties of β-NaYF4: Yb3+/Er3+ microcrystals | |
| Zhao et al. | Inorganic-salt-induced morphological transformation and luminescent performance of GdF 3 nanostructures | |
| Thirumalai et al. | A novel 3D nanoarchitecture of PrVO4 phosphor: Selective synthesis, characterization, and luminescence behavior | |
| Manigandan et al. | Synthesis, growth and photoluminescence behaviour of Gd 2 O 2 SO 4: Eu 3+ nanophosphors: the effect of temperature on the structural, morphological and optical properties | |
| Thirumalai et al. | Controlled synthesis, formation mechanism and lumincence properties of novel 3-dimensional Gd 2 (MoO 4) 3: Eu 3+ nanostructures | |
| Lian et al. | Hydrothermal synthesis and photoluminescence properties of Gd2O2SO4: Eu3+ spherical phosphor | |
| Gao et al. | Uniform Lu 2 O 3 hollow microspheres: template-directed synthesis and bright white up-conversion luminescence properties | |
| RU2465299C1 (en) | Method of producing colloidal solutions of luminescent nanoplates of rare-earth oxides | |
| EP2093192A1 (en) | Preparation of nanoparticles from metal salts | |
| Okram et al. | Simple preparation of Eu3+-doped LaVO4 by ethylene glycol route: a luminescence study | |
| Liu et al. | Controlled synthesis and photoluminescence behaviors of Lu2O2SO4: Eu3+ and Lu2O2S: Eu3+ phosphors | |
| Li et al. | Synthesis and characterizations of pompon-like Y2O2SO4: Eu3+ phosphors using a UBHP technique based on UAS system | |
| Shao et al. | Facile large-scale synthesis of monodisperse REF 3 (RE= Y, Ce, Nd, Sm-Lu) nano/microcrystals and luminescence properties | |
| Tok et al. | Synthesis of dysprosium oxide by homogeneous precipitation | |
| CN107587195A (en) | One eka-tantalum base rare earth polyacid and its nanocrystalline preparation method | |
| JP2011162628A (en) | Fluorescent nanoparticle and method for producing the same | |
| CN113684031A (en) | Up-conversion photoluminescence and photo-thermal conversion bifunctional nanocrystal material and synthesis method thereof | |
| Li et al. | Synthesis and luminescence properties of nanocrystalline Gd 3 Ga 5 O 12: Eu 3+ by a homogeneous precipitation method | |
| RU2817028C1 (en) | Method of producing nanocrystalline powders of gadolinium oxide doped with rare-earth elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150623 |