熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的制備方法，該方法以氧化釔、氧化銪、氧化鋱、溴化銨、苯甲酸鈉、HTTA等為原料。首先在高溫下煅燒，得到Y(jié)1.93Ln0.1O3及Y0.95Ln0.05OBr層狀材料；再在微波加熱條件下，利用苯甲酸鈉溶液對(duì)層狀材料進(jìn)行插層，得到插層材料；最后將該插層材料和HTTA在正丁醇溶劑中進(jìn)行超聲，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。本發(fā)明制備工藝簡單，且對(duì)環(huán)境友好。
【專利說明】熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的制備 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)合成材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土 金屬氧化物（YcuLr^jr)納米片溶膠的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 納米發(fā)光材料是一種重要的固體功能材料，由于其在形態(tài)及性質(zhì)上的種種特點(diǎn)使 其在各種應(yīng)用上有著體材料無法相比的優(yōu)勢，納米發(fā)光材料的出現(xiàn)大大促進(jìn)了納米電子器 件的發(fā)展。近年來稀土離子摻雜的納米發(fā)光材料引起人們的廣泛關(guān)注。然而，不管是零維 的量子點(diǎn)還是一維的納米線，其內(nèi)層的稀土離子都不能被充分利用。如果可以得到層狀發(fā) 光材料，通過剝離等方法得到單層的納米片發(fā)光材料，那上述問題就可以得到解決。由于 層狀化合物特有的層狀結(jié)構(gòu)和層間化學(xué)反應(yīng)活性，使其在熱學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)、吸 附、傳導(dǎo)、分離和催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此對(duì)層狀化合物的研究不僅有非常重要 的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且有著廣闊的實(shí)用前景。
[0003] 以往文獻(xiàn)報(bào)道的稀土離子摻雜的納米發(fā)光材料大多數(shù)都是稀土氫氧化物納米片， 而稀土氫氧化物納米片具有一定的缺點(diǎn)。比如：在稀土氫氧化物納米片中存在大量的羥 基，而羥基的聲子耦合震動(dòng)會(huì)吸收某些稀土元素的特征熒光（比如：Eu 3+)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致稀 土氫氧化物材料的發(fā)光性能大大降低。另外，稀土氫氧化物納米片熱穩(wěn)定性差，當(dāng)超過一 定溫度后，氫氧化物納米片就容易脫水進(jìn)而結(jié)構(gòu)遭到破壞。而稀土金屬氧化物納米片則不 存在上述問題。因此，稀土金屬氧化物納米片與稀土金屬氫氧化物納米片相比，具有更廣 泛的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的 制備方法，該方法以氧化釔、氧化銪、氧化鋱、溴化銨、苯甲酸鈉等為原料，經(jīng)高溫、微波、超 聲等條件，得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。此外，由于本方法所得 的是帶有正電荷的納米片，因此可以與帶有負(fù)電荷的納米片進(jìn)行很好的復(fù)合，這就為制備 各種具有特殊性能的復(fù)合材料提供了原料。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是： 一種熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的制備方法，該方法包括以下 具體步驟： a、取稀土氧化物Y2〇3和Ln203，其中Y:Ln=19:1，Ln=Eu/Tb，將其溶于一定量的濃度為 0. 5mol/L的稀硝酸，至剛好完全溶解，得到透明溶液，然后加入濃度為lmol/L的草酸溶液， 得到草酸鹽沉淀，至不再產(chǎn)生沉淀為止，將草酸鹽沉淀在700?800°C煅燒1?3個(gè)小時(shí)， 得到Y(jié)^Ln。. A ;取Y^Ln。. A放入研缽中，加入NH4Br，將兩者研磨混合均勻；其中，NH4Br與 Y^L% A物質(zhì)的量之比為4?20:1 ; b、 將步驟a得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)，放入馬弗爐；溫度為350?550°C保溫 1?3小時(shí)，然后升溫至620?750°C保溫1?3小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出并依次用濃度 為lXl(T 4mol/L的稀乙酸溶液、蒸餾水洗漆，然后抽濾、干燥得到純凈的Υα95?Λα(ι5ΟΒι·; c、 取步驟b得到的Y^LrvJffir，按照lg/100ml的比例置于苯甲酸鈉溶液中，將混 合物在微波爐中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，待降至室溫后再次放在微波爐 中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，如此循環(huán)5次后，水洗、乙醇洗滌、抽濾，40? 70°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的Un^OC^COO;其中，苯甲酸鈉與 物質(zhì)的量之比為2:1 ; d、 取步驟c得到的Y^Ln^OC^COO,按照0. 5g/100ml的比例置于正丁醇溶劑中，加 入HTTA，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷 的稀土金屬氧化物Un^OMTA納米片溶膠；其中，Un^OC^COO與ΗΤΤΑ質(zhì)量比為 50:1。
[0006] 本發(fā)明以稀土氧化物、溴化銨、苯甲酸鈉等為原料，經(jīng)高溫反應(yīng)、微波插層、超聲剝 離等條件，得到了熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是： ⑴制備出熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物（Υα95?ηα(ι50+-ΤΤΑ)納米片溶膠。
[0008] (2)在插層過程中引入微波的方法，大大節(jié)省制備時(shí)間。
[0009] (3)所得的稀土金屬氧化物納米片具有很好的發(fā)光性能，在發(fā)光領(lǐng)域有很好的應(yīng) 用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的YQ.95EuQ. Q50Br材料的XRD圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的Υα95Ειια(ι50(：6Η5α)0材料的XRD圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1得到的稀土氧化物納米片溶膠鍍膜的發(fā)射圖；圖中：a為 {YcnEucuCHn薄膜；b為不完全修飾^ n-TTA薄膜；C為完全修飾{YQ 95EuQ (i50+} n-TTA納米片薄膜； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1得到的稀土氧化物納米片溶膠鍍膜的激發(fā)圖；圖中：a為 {YcnEucuO+k薄膜；b為不完全修飾^ n-TTA薄膜；c為完全修飾{YQ 95EuQ (i50+} n-TTA納米片薄膜。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 a、取2. 0005gY203和0· 1641gEu203，溶于150ml濃度為0· 5mol/L硝酸溶液里，得到透明 溶液，然后加入35ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉淀，將草酸鹽沉淀在720°C時(shí)煅 燒2個(gè)小時(shí)，得到Υ^Ει?α.Α。取1. OSZggY^Eua.A，加入1. 7770gNH4Br，然后在研缽中將兩 者研磨混合均勻。
[0012] b、將上述步驟得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)后放入馬弗爐。升溫條件為420°C 保溫2小時(shí)，然后升溫至700°C保溫2小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出樣品并依次用事先配好的 100ml濃度為1 X l(T4mol/L乙酸溶液，200ml蒸餾水洗滌樣品，然后抽濾、干燥即得到純凈的 Y〇. 95EU〇. 05〇Bl"。
[0013] c、取 l.OOOOg 上步得到的 Y^Eu^OBr，將其置于 100ml 濃度為 1.5325g/100ml 的苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中80°C微波2分鐘后取出冰水冷卻，待降至室 溫后再次放在微波爐80°C微波2分鐘，冷卻，如此循環(huán)5次，將所得樣品依次用250ml 蒸餾水洗，20ml乙醇洗滌，抽濾，50°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的 Y〇.95Eu0.05OC6H5COO。
[0014] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Υα95Ειια(ι50(：6Η5α)0 和(λ OlOOgHTTA 置于 100ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Uu^OMTA)納米片溶膠。
[0015] 實(shí)施例2 a、取1. 0025gY203和0. 0822gEu203，溶于80ml濃度為0. 5mol/L的硝酸溶液里，得到透 明溶液，然后加入25ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉淀，將草酸鹽沉淀在750°C時(shí) 煅燒2個(gè)小時(shí)，得到Y(jié)uEi^.A。取0. SC^gYuEua.A，加入1. 0602gNH4Br，然后在研缽中將 兩者研磨混合均勻。
[0016] b、將上述步驟得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)后放入馬弗爐。升溫條件為450°C 保溫2小時(shí)，然后升溫至680°C保溫2小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出樣品并依次用事先配好的 80ml濃度為IX l(T4mol/L乙酸溶液，120ml蒸餾水洗滌樣品，然后抽濾、干燥即得到純凈的 Y〇. 95EU〇. 。
[0017] c、取 1.5000g 上步得到的 Y^Eu^OBr，將其置于 150ml 濃度為 1.5325g/100ml 的苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中90°C微波2分鐘后取出冰水冷卻，待降至室溫 后再次放在微波爐中90°C微波2分鐘，冷卻，如此循環(huán)5次，將所得樣品依次用3000ml 蒸餾水洗，50ml乙醇洗滌，抽濾，60°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的 Y〇.95Eu0.05OC6H5COO。
[0018] d、取 L 0000g 步驟 c 得到的 Y^Eu^OCjftCOO 和(λ 0200HTTA 置于 200ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Uu^OMTA)納米片溶膠。
[0019] 實(shí)施例3 a、取3. 5000gY203和0. 2985gTb203，溶于220ml濃度為0. 5mol/L的硝酸溶液里，得到透 明溶液，然后加入60ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉淀，將草酸鹽沉淀在750°C時(shí) 煅燒3個(gè)小時(shí)，得到Y(jié)uTW A。取2. 589(^^?. A，加入10. 8912gNH4Br，然后在研缽中將 兩者研磨混合均勻。
[0020] b、將上述步驟得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)后放入馬弗爐。升溫條件為400°C 保溫2. 5小時(shí)，然后升溫至720°C保溫2小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出樣品并依次用事先配好 的250ml濃度為1 X 10_4mol/L乙酸溶液，500ml蒸餾水洗滌樣品，然后抽濾、干燥即得到純 凈的 YagJb^OBr。
[0021] c、取 2.0000g 上步得到的 Yc^Tba.Jffir，將其置于 200ml 濃度為 1.5297g/100ml 的 苯甲酸鈉溶液，將混合物在微波爐中120°C微波2分鐘后取出冰水冷卻，待降至室溫后再次 放在微波爐中120°C微波2分鐘，冷卻，如此循環(huán)5次，將所得樣品400ml蒸餾水洗，50ml乙 醇洗漆，抽濾，55°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的WWJX^COO。
[0022] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Y^Tb^OCjftCOO 和(λ 0100HTTA 置于 100ml 分析純 的正丁醇溶劑中，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的 帶正電荷的稀土金屬氧化物（Yc^Tt^jT-TTA)納米片溶膠。
[0023] 實(shí)施例4 a、取2. 0010gY203和0. 1706gTb203，溶于150ml濃度為0. 5mol/L，得到透明溶液，然后 加入40ml濃度為lmol/L草酸溶液，得到草酸鹽沉淀，將草酸鹽沉淀在780°C時(shí)煅燒2個(gè)小 時(shí)，得到Y(jié)uTbuC^。取1. (KmgYi.JV^，加入5. 0637gNH4Br，然后在研缽中將兩者研磨混 合均勻。
[0024] b、將上述步驟得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)后放入馬弗爐。升溫條件為400°C 保溫2小時(shí)，然后升溫至750°C保溫2小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出樣品并依次用事先配好的 100ml濃度為1 X l(T4mol/L乙酸溶液，200ml蒸餾水洗滌樣品，然后抽濾、干燥即得到純凈的 Y〇.95Tb0.05OBr。
[0025] c、取1. 5000g上步得到的將其置于150ml濃度為1. 5297g/100ml的 苯甲酸鈉溶液中，將混合物在微波爐中100°c微波2分鐘后取出冰水冷卻，待降至室溫后再 次放在微波爐中l(wèi)〇〇°C微波2分鐘，冷卻，如此循環(huán)5次，將所得樣品300ml水洗，30ml乙醇 洗漆，抽濾，60°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的WWJX^COO。
[0026] d、取(λ 5000g 步驟 c 得到的 Y^Tb^OCjftCOO 和(λ OlOOgHTTA 置于 100ml 正丁醇 溶劑中，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷 的稀土金屬氧化物（Yc^Tk.jr-TTA)納米片溶膠。
【權(quán)利要求】
1. 一種熒光增強(qiáng)的帶正電荷的稀土金屬氧化物納米片溶膠的制備方法，其特征在于該 方法包括以下具體步驟： a、 取稀土氧化物Y2〇3和Ln203，其中Y: Ln=19: 1，Ln=Eu/Tb，將其溶于濃度為0. 5mol/L的 稀硝酸，至剛好完全溶解，得到透明溶液，然后加入濃度為lmol/L的草酸溶液，至不再產(chǎn)生 沉淀為止，得到草酸鹽沉淀，將草酸鹽沉淀在700?800°C煅燒1?3小時(shí)，得到Y(jié)yLrvi〇 3 ; 取YuLrvA放入研缽中，加入NH4Br，將兩者研磨混合均勻；其中，NH4Br與YuLr^.A物質(zhì) 的量之比為4?20:1 ; b、 將步驟a得到的混合物轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，震實(shí)，放入馬弗爐；溫度為350?550°C保溫 1?3小時(shí)，然后升溫至620?750°C保溫1?3小時(shí)，待冷卻到室溫后，取出并依次用濃度 為lXl(T 4mol/L的稀乙酸溶液、蒸餾水洗漆，然后抽濾、干燥得到純凈的Υα95?Λα(ι50Βι·; c、 取步驟b得到的Y^LrvJffir，按照lg/100ml的比例置于苯甲酸鈉溶液中，將混 合物在微波爐中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，待降至室溫后再次放在微波爐 中80?130°C微波2分鐘，取出用冰水冷卻，如此循環(huán)5次后，水洗、乙醇洗滌、抽濾，40? 70°C干燥得到苯甲酸根與溴離子進(jìn)行離子交換后的Un^OC^COO;其中，苯甲酸鈉與 物質(zhì)的量之比為2:1 ; d、 取步驟c得到的Y^Ln^OC^COO,按照0. 5g/100ml的比例置于正丁醇溶劑中，加 入HTTA，超聲20分鐘，然后5000r/min離心15分鐘，取上層液，即得到熒光增強(qiáng)的帶正電荷 的稀土金屬氧化物Un^OMTA納米片溶膠；其中，Un^OC^COO與ΗΤΤΑ質(zhì)量比為 50:1。
【文檔編號(hào)】C09K11/78GK104045104SQ201410313063
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 張琳, 張艷艷, 史王艷, 楊薇, 吳蓮蓮 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)