一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法。將鑭鹽、稀土金屬鹽溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A；將釩酸鹽溶于無(wú)機(jī)酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B；一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C；將十六烷基三甲基溴化銨加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D；用無(wú)機(jī)堿將混合溶液的pH調(diào)節(jié)至6.5~7.5，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中反應(yīng)后得到稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。本發(fā)明采用蒸餾水作為溶劑、制備工藝簡(jiǎn)單、目標(biāo)產(chǎn)物的物相、形貌、尺寸可控，發(fā)光性能良好，具有極為廣闊的市場(chǎng)前景。
【專利說明】一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電器件、磁性材料和存儲(chǔ)器件的快速發(fā)展，納米結(jié)構(gòu)材料尤其是稀土納米材料的制備和性能優(yōu)化頗受關(guān)注。在諸多稀土化合物中，釩酸鹽(LaVO4)是一類非常重要的發(fā)光基體材料，它表現(xiàn)出良好的晶體結(jié)構(gòu)和物理性能。而通過不同稀土元素的摻雜之后，可以獲得不同顏色的發(fā)光材料。迄今為止，納米結(jié)構(gòu)的LaVO4的制備方法通常采用固相合成法、沉淀法、sol-gel法、模板導(dǎo)向法、微乳液法及水熱合成等。許多研究表明，不同的反應(yīng)方法合成的樣品對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)有重要的影響。例如:李亞棟等人利用油酸的配位保護(hù)作用，獲得了方塊狀的稀土摻雜的納米晶LaVO4材料(Junfeng Liu, YadongL1.Adv.Mater.2007, 19，1118 - 1122)。但是這個(gè)方法做的LaVO4是依靠油酸的保護(hù)，其在水中分散效果不佳，非常容易團(tuán)聚下沉。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法。本發(fā)明采用蒸餾水作為溶劑、制備工藝簡(jiǎn)單、目標(biāo)產(chǎn)物的物相、形貌、尺寸可控，發(fā)光性能良好，具有極為廣闊的市場(chǎng)前景。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
1)將鑭鹽、稀土金屬鹽溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A;將釩酸鹽溶于無(wú)機(jī)酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B ;
2)—邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C;
3)將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液
D ；
4)用無(wú)機(jī)堿將上述混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至6.5^7.5，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；
5)將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為60-80%，將所述高壓反應(yīng)釜置于12(T150°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)If 24小時(shí)后得到產(chǎn)物；
6)將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌數(shù)次，放入60~100°C真空干燥箱中干燥數(shù)小時(shí)，得到所述稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
[0006]進(jìn)一步的，所述鑭鹽為硝酸鑭、氯化鑭中的至少一種。
[0007]進(jìn)一步的，所述稀土金屬鹽硝酸釔、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸钷、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸镥或相應(yīng)氯化物中的至少一種。
[0008]進(jìn)一步的，所述釩酸鹽為偏釩酸銨、偏釩酸鈉、正釩酸鈉、釩酸鉀中的至少一種。
[0009]進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)酸為硝酸、鹽酸、硫酸中的至少一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)酸的濃度為3~5 mol/L。釩酸鹽在蒸餾水中溶解度較低，因此在本發(fā)明當(dāng)中，發(fā)明人為了使得釩酸鹽能夠有更好的溶解效果，將釩酸鹽溶解于一定濃度的無(wú)機(jī)酸溶液當(dāng)中，使得產(chǎn)物的形貌進(jìn)、尺寸能夠更加均一。
[0011]進(jìn)一步的，所述鑭鹽與稀土金屬鹽的摩爾比為1:x，其中0〈x〈0.15 ;鑭鹽與十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為1:0.2~0.5。
[0012]進(jìn)一步的，所述鑭鹽與釩酸鹽的摩爾比為1:1.5^2.25。
[0013]進(jìn)一步的，所述無(wú)機(jī)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種。
[0014]釩酸鑭主要存在2種晶體結(jié)構(gòu)，分別為四方鋯石型結(jié)構(gòu)和單斜獨(dú)居石型結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，發(fā)明人的目標(biāo)晶體結(jié)構(gòu)為四方鋯石型結(jié)構(gòu)，而釩酸鑭的晶體結(jié)構(gòu)又與合成條件的酸堿度息息相關(guān)；因此，發(fā)明人通過無(wú)機(jī)堿嚴(yán)格控制反應(yīng)前驅(qū)體PH，使產(chǎn)物為四方鋯石型結(jié)構(gòu)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用CTAB的配位保護(hù)作用，在材料生長(zhǎng)過程中吸附在材料表面誘導(dǎo)材料的各向異性生長(zhǎng)，能夠有效的控制釩酸鑭的尺寸和形貌。而且，由于CTAB是水溶性物質(zhì)，使釩酸鑭在水溶液中也能夠均勻分散，不容易團(tuán)聚下沉。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
(I)本發(fā)明提供的制備方法·的原料廉價(jià)易得，成本低，合成工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且工藝重復(fù)性能好。
[0017](2)本發(fā)明制備的稀土摻雜釩酸鑭為納米晶結(jié)構(gòu)，并且尺寸、形貌均一，在水中也有良好的分散性，不會(huì)團(tuán)聚下沉。
[0018](3)本發(fā)明的釩酸鑭可以通過不同元素的稀土摻雜，獲得不同發(fā)光顏色和效果的熒光粉納米晶材料。
[0019]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶的X射線衍射圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶的透射電鏡圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶的熒光光譜圖。
[0023]
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0025]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0026]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0027]實(shí)施例1、銪摻雜釩酸鑭納米晶的制備
首先將硝酸鑭、硝酸銪溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，硝酸鑭與硝酸銪摩爾比為1:0.06 ;將偏釩酸銨溶于4 mol/L的硝酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B，硝酸鑭與偏釩酸銨的摩爾比為I '2 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，硝酸鑭與CTAB的摩爾比為1:0.25 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至7，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為80 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于140°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)24小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入80°C真空干燥箱中干燥4小時(shí)，得到所述銪摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射鑒定為釩酸鑭，粉末X射線衍射結(jié)果如圖1所示；材料形貌通過透射電鏡結(jié)果得到，如圖2所示，如圖可看出材料顆粒為立方納米晶結(jié)構(gòu)，并且尺寸均一。圖3為熒光光譜圖，從圖中我們可以看出稀土銪的發(fā)射峰，因此可得出銪元素已經(jīng)成功地進(jìn)入所生成的釩酸鑭晶格當(dāng)中。
[0028]實(shí)施例2、釤摻雜釩酸鑭納米晶的制備 首先將氯化釤、氯化鑭溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，氯化釤與氯化鑭摩爾比為1:0.08 ;將釩酸鉀溶于3 mol/L的鹽酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B，氯化鑭與釩酸鉀的摩爾比為1:1.75 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，氯化鑭與CTAB的摩爾比為1:0.5 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至6.8，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為70 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于150°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)20小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入60°C真空干燥箱中干燥5小時(shí)，得到所述釤摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射、透射電鏡鑒定以及熒光光譜(同實(shí)施例1制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶類似)可知其為釤摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
[0029]實(shí)施例3、鋱摻雜釩酸鑭納米晶的制備
首先將硝酸鑭、硝酸鋱溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，硝酸鑭與硝酸鋱摩爾比為1:0.13 ;將偏釩酸鈉溶于5 mol/L的硫酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B，硝酸鑭與偏釩酸鈉的摩爾比為1:2.2 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，硝酸鑭與CTAB的摩爾比為1:0.42 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至7.3，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為60 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于130°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)22小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入80°C真空干燥箱中干燥6小時(shí)，得到所述鋱摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射、透射電鏡鑒定以及熒光光譜(同實(shí)施例1制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶類似)可知其為鋱摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
[0030]實(shí)施例4、欽摻雜釩酸鑭納米晶的制備
首先將氯化欽、氯化鑭溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，氯化釤與氯化鑭摩爾比為1:0.02 ;將正釩酸鈉溶于4 mol/L的鹽酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B，氯化鑭與正釩酸鈉的摩爾比為1:1.9 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，氯化鑭與CTAB的摩爾比為1:0.25 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至7.4，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為70 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于125°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)24小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入90°C真空干燥箱中干燥6小時(shí)，得到所述欽摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射、透射電鏡鑒定以及熒光光譜(同實(shí)施例1制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶類似)可知其為欽摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
[0031]實(shí)施例5、銪、鋱摻雜釩酸鑭納米晶的制備
首先將硝酸鑭、硝酸鋱、硝酸銪溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，硝酸鑭、硝酸鋱與硝酸銪摩爾比為1:0.05:0.06 ;將偏釩酸鈉溶于5 mol/L的硫酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B，硝酸鑭與偏釩酸鈉的摩爾比為1:2.2 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，硝酸鑭與CTAB的摩爾比為1:0.42 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至7.3，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為60 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于130°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)22小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入80°C真空干燥箱中干燥6小時(shí)，得到所述銪、鋱摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射、透射電鏡鑒定以及熒光光譜(同實(shí)施例1制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶類似)可知其為銪、鋱摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
[0032]對(duì)比例I 首先將硝酸鑭、硝酸銪溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A，硝酸鑭與硝酸銪摩爾比為1:0.06 ;將釩酸銨溶于蒸餾水當(dāng)中，攪拌后形成溶液B，硝酸鑭與釩酸銨的摩爾比為I:2 ;然后一邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C ;再將CTAB加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D，硝酸鑭與CTAB的摩爾比為1:0.25 ;之后用氨水將混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至7，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體；最后將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為80 %，將所述高壓反應(yīng)釜置于140°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)24小時(shí)后得到產(chǎn)物；將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌3次，放入80°C真空干燥箱中干燥4小時(shí)，得到所述銪摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。所得產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射(同實(shí)施例1制備的銪摻雜釩酸鑭納米晶類似)，可以確定為釩酸鑭，但是經(jīng)過透射電鏡鑒定可知該形貌為無(wú)規(guī)則的顆粒，并非是立方結(jié)構(gòu)。
[0033]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將鑭鹽、稀土金屬鹽溶于蒸餾水中，攪拌完全溶解后形成溶液A;將釩酸鹽溶于無(wú)機(jī)酸溶液當(dāng)中，攪拌完全溶解后形成溶液B ; 2)—邊攪拌所述溶液A，一邊將所述溶液B逐漸滴加到溶液A中，攪拌均勻后形成混合液C; 3)將十六烷基三甲基溴化銨加入至上述混合液C中，攪拌均勻后形成混合溶液D； 4)用無(wú)機(jī)堿將上述混合溶液D的pH調(diào)節(jié)至6.5^7.5，攪拌均勻后形成反應(yīng)前驅(qū)體； 5)將所述反應(yīng)前驅(qū)體放入高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜的填充度為60-80%，將所述高壓反應(yīng)釜置于12(T150°C的溫度環(huán)境下反應(yīng)If 24小時(shí)后得到產(chǎn)物； 6)將產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和水洗滌數(shù)次，放入60~100°C真空干燥箱中干燥數(shù)小時(shí)，得到所述稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述鑭鹽為硝酸鑭、氯化鑭中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述稀土金屬鹽硝酸釔、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸钷、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸镥或相應(yīng)氯化物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述釩酸鹽為偏釩酸銨、偏釩酸鈉、正釩酸鈉、釩酸鉀中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)酸為硝酸、鹽酸、硫酸中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)酸的濃度為3~5 mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述鑭鹽與稀土金屬鹽的摩爾比為1:x，其中0〈x〈0.15 ;鑭鹽與十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為I:0.2~0.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述鑭鹽與釩酸鹽的摩爾比為1:1.5^2.25。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土摻雜釩酸鑭納米晶熒光粉的制備方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種。
【文檔編號(hào)】C09K11/82GK103571490SQ201310507700
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】劉國(guó)聰 申請(qǐng)人:惠州學(xué)院