專利名稱：一種氧化物納米線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化物納米線，尤其涉及Tb3+離子摻雜的MnO2納米線。
背景技術(shù)：
納米發(fā)光材料是指基質(zhì)的粒子尺寸在1-1OOnm的發(fā)光材料,它包括半導(dǎo)體納米晶體發(fā)光材料和具有分立發(fā)光中心的摻雜稀土或過渡金屬離子的納米發(fā)光材料。1994年Bharagava等首次報(bào)道了過渡金屬離子摻雜半導(dǎo)體納米微粒Zns:Mn的發(fā)光性質(zhì),發(fā)現(xiàn)其發(fā)光壽命縮短了 5個(gè)數(shù)量級(jí)，而外量子效率仍高達(dá)18%。盡管這是一個(gè)有爭(zhēng)議的結(jié)果，但是卻引起了人們半導(dǎo)體納米發(fā)光材料的極大興趣。目前，在半導(dǎo)體納米發(fā)光材料上已經(jīng)進(jìn)行了大量的、較深入的研究，如量子點(diǎn)、量子線、量子阱、超品格、多孔硅和有序納米結(jié)構(gòu)陣列等。在理論上，主要探討量子限域效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)等對(duì)半導(dǎo)體材料能帶結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)的影響；在應(yīng)用上，從材料的制備和加工入手，尋找材料的應(yīng)用及功能器件制造的途徑。與此同時(shí)，稀土或過渡金屬離子摻雜的納米發(fā)光材料也開始受到關(guān)注，并探索了大量的合成方法，如沉淀法、熱分解法、溶膠-凝膠法、燃燒法、激光蒸發(fā)冷凝法、CVD法、水熱法、模板組裝等。從應(yīng)用的背景考慮，以摻雜納米材料取代相應(yīng)的體材料，可以提高顯示的分辨率，并能在光電器件、光催化和化學(xué)傳感器等方面有更多應(yīng)用。從基礎(chǔ)研究考慮，摻雜納米發(fā)光材料為研究微觀表面物理問題尤其是表面微觀環(huán)境提供了理想的載體。因此，稀土和過渡金屬摻雜納米發(fā)光材料正成為發(fā)光學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用氣-液-固法合成Tb3+離子摻雜的MnO2納米線。這些摻雜納米線表現(xiàn)出新奇的綠色發(fā)光特性。本發(fā)明提供 一種Tb3+離子摻雜的MnO2納米線的合成方法，采用氣-液-固法合成，包括:把Mn-Fe-Tb合金在氮?dú)獗Ｗo(hù)下球磨8小時(shí)；保持Ar氣和氫氣的流量比為10:1，進(jìn)行加熱；爐溫達(dá)到1210°C后保持反應(yīng)三小時(shí)，然后在Ar氣保護(hù)下冷卻到室溫；收集白色粉末。附圖簡(jiǎn)要說明

圖1為Tb3+摻雜的非晶MnO2納米線的PL譜；圖2為2%摻雜濃度的Tb3+摻雜離子和MnO2納米線PL譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用氣-液-固法合成Tb3+離子摻雜的MnO2納米線。這些摻雜納米線表現(xiàn)出新奇的綠色發(fā)光特性。我們采用了一種Mn-Fe-Tb合金作為反應(yīng)源。合金是事先用1:0.1:0.04摩爾比的Mn,Fe和Tb在真空爐中高溫制備而成的。這里的Mn是用來合成MnO2的原材料，而Fe作為催化劑，少量的Tb用作摻雜劑。納米線的制備是在GWDL-1KY型程控式管式電爐中進(jìn)行的。首先把Mn-Fe-Tb合金在氮?dú)獗Ｗo(hù)下球磨8小時(shí)，然后倒入瓷舟中，并將之置于管式爐的石英管中部。在加熱之前，首先通入大流量的高純度Ar氣，大概持續(xù)20分鐘，以便將整個(gè)氣路中的空氣排出。然后再通入氬氣和氫氣的混合氣體，保持Ar氣和氫氣的流量比為10:1，并接通加熱爐的主回路電源對(duì)石英管進(jìn)行加熱。通入氫氣的原因是防止Tb3+被氧化。爐溫達(dá)到1210°C后保持反應(yīng)三小時(shí)，然后在Ar氣保護(hù)下冷卻到室溫。反應(yīng)完畢后，在舟中收集到白色的粉末。Tb3+摻雜的非晶MnO2納米線的PL譜如圖1所示。在450nm至650nm波段有四個(gè)發(fā)射峰，分別是491，591和624nm處的發(fā)射峰。另外，在542nm和549nm處的兩個(gè)強(qiáng)度很高的峰對(duì)應(yīng)于5D4 —7F5躍遷的Stark能級(jí)劈裂。整個(gè)樣品顯示出很強(qiáng)的綠光發(fā)射。同一般的Tb3+摻雜的晶體材料相比，本發(fā)明的Tb3+摻雜的非晶MnO2納米線的PL發(fā)射峰都有一定的展寬，說明Tb3+離子被摻雜入非晶基質(zhì)中。事實(shí)上，在非晶相中，由于基質(zhì)結(jié)構(gòu)無序程度增力口，導(dǎo)致Tb3+離子周圍環(huán)境的非均勻性增加，因而發(fā)射光譜寬化。為了進(jìn)一步研究Tb3+摻雜離子和MnO2基質(zhì)所導(dǎo)致的兩種發(fā)光類型的關(guān)系，我們又合成了 2%摻雜濃度的Tb3+摻雜離子和MnO2納米線，并且研究了它的發(fā)光特性。在圖2中，在350nm和750nm之間有一個(gè)很寬的發(fā)射峰，另外，還有兩個(gè)比較尖銳的峰分別位于542η和549nm處。當(dāng)Tb3+摻雜的濃度大小適中(2%)時(shí)，摻雜的復(fù)合納米線將會(huì)由于Tb3+離子和基質(zhì)的共同作用而 發(fā)出綠光，表現(xiàn)出新穎的綠色發(fā)光特性。
權(quán)利要求
1.一種Tb3+離子摻雜的MnO2納米線的合成方法，采用氣-液-固法合成，包括:把Mn-Fe-Tb合金在氮?dú)獗Ｗo(hù)下球磨8小時(shí)；保持Ar氣和氫氣的 流量比為10:1，進(jìn)行加熱；爐溫達(dá)到1210°C后保持反應(yīng)三小時(shí)，然后在Ar氣保護(hù)下冷卻到室溫；收集白色粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Tb3+離子摻雜的MnO2納米線的合成方法，采用氣-液-固法合成，包括把Mn-Fe-Tb合金在氮?dú)獗Ｗo(hù)下球磨8小時(shí)；保持Ar氣和氫氣的流量比為10:1，進(jìn)行加熱；爐溫達(dá)到1210℃后保持反應(yīng)三小時(shí)，然后在Ar氣保護(hù)下冷卻到室溫；收集白色粉末。
文檔編號(hào)C01G45/02GK103214036SQ20121058310
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者劉雷, 肖太升, 倪海玲, 劉桂英 申請(qǐng)人:青島盛嘉信息科技有限公司