專利名稱：利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料制備研究領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法。
背景技術(shù)：
稀土氟化物聲子能量低，具有良好的熱穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性，被廣泛用做發(fā)光材料基質(zhì)、固體電解質(zhì)、潤(rùn)滑劑、鋼鐵和有色金屬合金添加劑、電極材料、化學(xué)傳感器和生物傳感器等。摻銪氟化釔YF3 Eu3+納米材料是一種重要的紅色熒光材料，有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為納米發(fā)光材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。人們已經(jīng)采用沉淀法、微乳液法、水熱與溶劑熱法、溶膠-凝膠法、微波法、超聲波法、前驅(qū)體熱解法、靜電紡絲法等方法，制備出了 YF3 = Eu3+ 納米顆粒、納米線、納米管、納米棒、納米纖維、納米膜、多面體納米晶、復(fù)合結(jié)構(gòu)納米晶、核殼結(jié)構(gòu)納米材料等多種形貌的納米材料。目前未見(jiàn)使用靜電紡絲高分子復(fù)合纖維為模板制備YF3 = Eu3+空心納米球的相關(guān)報(bào)道。本發(fā)明使用靜電紡絲高分子復(fù)合纖維為模板，以氧化釔IO3、氧化銪Eu2O3和氟化銨(NH4F)為原料，以去離子水為溶劑，應(yīng)用共沉淀法，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，制備出了 YF3 = Eu3+空心納米球。

發(fā)明內(nèi)容
在背景技術(shù)中的制備YF3 = Eu3+納米顆粒、納米線、納米管、納米棒、納米纖維、納米膜、多面體納米晶、復(fù)合結(jié)構(gòu)納米晶、核殼結(jié)構(gòu)納米材料等多種形貌的納米材料，采用了沉淀法、微乳液法、水熱與溶劑熱法、溶膠-凝膠法、微波法、超聲波法、前驅(qū)體熱解法、靜電紡絲法等方法；為了在YF3 = Eu3+納米材料領(lǐng)域提供一種制備YF3 = Eu3+空心納米球的方法，我們發(fā)明了使用靜電紡絲高分子復(fù)合纖維為模板制備YF3 = Eu3+空心納米球的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，將聚乙烯醇PVA和聚乙烯吡咯烷酮PVP分別溶于去離子水中，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6 %的水溶液；用硝酸溶解氧化釔IO3和氧化銪Eu2O3后蒸發(fā)，得到 Y (NO3) 3和Eu (NO3) 3混合晶體，加入去離子水得到Y(jié) (NO3) 3和Eu (NO3) 3的混合溶液；將Y (NO3) 3 和Eu (NO3) 3的混合溶液加入到PVA溶液中，再將PVP溶液加入其中，形成靜電紡絲溶液；進(jìn)行靜電紡絲得到PVA-PVP/[Y(NO3) 3+Eu (NO3)3]復(fù)合納米纖維，將所述的復(fù)合納米纖維剪成 ImmXO. 5mm的小片，加到去離子水中，再滴加NH4F水溶液，密封靜止48h，將得到的沉淀水洗、干燥后，于400°C焙燒Mi得到Y(jié)F3 = Eu3+空心納米球。在本發(fā)明中，摻雜的銪離子的摩爾百分?jǐn)?shù)為5%，標(biāo)記為YF3:5% Eu3+，即本發(fā)明所制備的是YF3:5% EU3+空心納米球。其步驟為(1)配制靜電紡絲溶液將1. 2g聚乙烯醇PVA和1. 2g聚乙烯吡咯烷酮PVP分別溶于18. 8g去離子水中，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6 %的PVA和PVP水溶液；稱取一定量的氧化釔和氧化銪，兩者的摩爾比為19 1，即銪離子的摩爾百分?jǐn)?shù)為5%，用稀硝酸溶解后蒸發(fā)，得到Y(jié)(NO3)3和Eu(NO3)3混合晶體，加入適量的去離子水，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的Y(NO3)3和Eu(NO3)3混合溶液； 將1. 3895g Y (NO3) 3和Eu (NO3) 3混合溶液加到所述的PVA水溶液中，攪拌Ih，再將PVP水溶液加入其中，攪拌20min，形成靜電紡絲溶液；(2)制備 PVA-PVP/ [Y (NO3) 3+Eu (NO3) 3]復(fù)合納米纖維將配制好的靜電紡絲液加入紡絲裝置的儲(chǔ)液管中，進(jìn)行靜電紡絲，噴頭內(nèi)徑 0. 7mm，調(diào)整噴頭與水平面的夾角為30°，施加15kV的直流電壓，固化距離20cm，室溫20 ^°C，相對(duì)濕度為50% 60%，得到PVA-PVP/[Y(NO3)3+Eu(NO3)3]復(fù)合納米纖維，平均直徑為 130nm ；(3)制備YE3 5 % Eu3+空心納米球?qū)⑺龅?PVA-PVP/ [Y (NO3) 3+Eu (NO3) 3]復(fù)合納米纖維 0. 6024g 剪成 ImmX 0. 5mm 的小片，加到20ml去離子水中，再滴加0. 4g質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%的NH4F水溶液，密封靜止48h， 將得到的沉淀離心分離水洗3次、于60°C干燥證后，于400°C焙燒Mi得到Y(jié)F3:5% Eu3+空心納米球，平均直徑180nm，壁厚40nm。 在上述過(guò)程中所述的YF3:5% Eu3+空心納米球具有良好的晶形，平均直徑180nm， 壁厚40nm，實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。


圖1是YF3:5% Eu3+空心納米球的透射電境照片，該圖兼作摘要附2是YF3 5 % Eu3+空心納米球的X射線衍射圖；圖3是YF3:5% Eu3+空心納米球的激發(fā)光譜圖；圖4是YF3:5% Eu3+空心納米球的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所選用的氧化釔IO3和氧化銪Eu2O3的純度為99. 99 %，聚乙烯吡咯烷酮 PVP,分子量90000，聚乙烯醇PVA，分子量80000，氟化銨NH4F,硝酸HNO3均為市售分析純產(chǎn)品；所用的玻璃儀器、坩堝和設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室中常用的儀器和設(shè)備。實(shí)施例將1.2g聚乙烯醇PVA和1.2g聚乙烯吡咯烷酮PVP分別溶于18. 8g去離子水中，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6%的PVA和PVP水溶液；稱取一定量的氧化釔和氧化銪，兩者的摩爾比為19 1，即銪離子的摩爾百分?jǐn)?shù)為5%，用稀硝酸溶解后蒸發(fā)，得到 Y(NO3)3和Eu(NO3)3混合晶體，加入適量的去離子水，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的Y(NO3)3 和Eu(NO3)3混合溶液；將1. 3895g Y(NO3)3和Eu(NO3)3混合溶液加到所述的PVA水溶液中，攪拌lh，再將PVP水溶液加入其中，攪拌20min，形成靜電紡絲溶液；將配制好的靜電紡絲液加入紡絲裝置的儲(chǔ)液管中，進(jìn)行靜電紡絲，噴頭內(nèi)徑0. 7mm，調(diào)整噴頭與水平面的夾角為30°，施加15kV的直流電壓，固化距離20cm，室溫20 ^°C，相對(duì)濕度為50% 60%， 得到PVA-PVP/ [Y (NO3) 3+Eu (NO3) 3]復(fù)合納米纖維，平均直徑為130nm ；將所述的PVA-PVP/ [Y (NO3) 3+Eu (NO3) 3]復(fù)合納米纖維0. 60Mg剪成ImmX 0. 5mm的小片，加到20ml去離子水中， 再滴加0. 4g質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%的NH4F水溶液，密封靜止48h，將得到的沉淀離心分離水洗3 次、于60°C干燥5h后，于400°C焙燒6h得到Y(jié)F3:5% Eu3+空心納米球。所述的YF3:5% Eu3+空心納米球的平均直徑180nm，壁厚40nm，見(jiàn)圖1所示。所述的YF3:5% Eu3+空心納米球具有良好的晶型，其衍射峰的晶面間距d值和相對(duì)強(qiáng)度與YF3 WPDF標(biāo)準(zhǔn)卡片(32-1431)所列的d值和相對(duì)強(qiáng)度一致，屬于正交晶系，空間群為Pnma，見(jiàn)圖2所示。當(dāng)監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為594nm 時(shí)，所述的YF3:5% Eu3+空心納米球的激發(fā)光譜主峰位于394nm處的強(qiáng)譜帶，屬于Eu3+的 7F0 — 5L6的躍遷，見(jiàn)圖3所示。在394nm的紫外光激發(fā)下，YF3:5% Eu3+空心納米球發(fā)射出主峰位于594nm和588nm的明亮紅光，它對(duì)應(yīng)于Eu3+離子的％ — 7F1躍遷，屬于Eu3+離子的強(qiáng)迫磁偶極躍遷，見(jiàn)圖4所示。 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，使用靜電紡絲高分子復(fù)合纖維為模板，采用共沉淀法，制備產(chǎn)物為摻銪氟化釔YF3:5% Eu3+空心納米球，其步驟為(1)配制靜電紡絲溶液將1.2g聚乙烯醇PVA和1.2g聚乙烯吡咯烷酮PVP分別溶于18. 8g去離子水中，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6%的PVA和PVP水溶液，稱取一定量的氧化釔和氧化銪，兩者的摩爾比為 19 1，即銪離子的摩爾百分?jǐn)?shù)為5%，用稀硝酸溶解后蒸發(fā)，得到Y(jié)(NO3)3和Eu(NO3)3混合晶體，加入適量的去離子水，配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的Y(NO3)3和Eu(NO3)3混合溶液，將 1. 3895g Y (NO3) 3和Eu (NO3) 3混合溶液加到所述的PVA水溶液中，攪拌Ih，再將PVP水溶液加入其中，攪拌20min，形成靜電紡絲溶液；(2)制備PVA-PVP/[Y (NO3) 3+Eu (NO3)3]復(fù)合納米纖維將配制好的靜電紡絲液加入紡絲裝置的儲(chǔ)液管中，進(jìn)行靜電紡絲，噴頭內(nèi)徑0. 7mm，調(diào)整噴頭與水平面的夾角為30°，施加15kV的直流電壓，固化距離20cm，室溫20 ^°C， 相對(duì)濕度為50% 60%，得到PVA-PVP/[Y (NO3) 3+Eu (NO3)3]復(fù)合納米纖維，平均直徑為 130nm ；(3)制備YF3:5%Eu3+空心納米球?qū)⑺龅腜VA-PVP/[Y(NO3)3+Eu(NO3)3]復(fù)合納米纖維0. 6024g剪成ImmXO. 5mm的小片，加到20ml去離子水中，再滴加0. 4g質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%的NH4F水溶液，密封靜止48h，將得到的沉淀離心分離水洗3次、于60°C干燥釙后，于400°C焙燒Mi得到Y(jié)F3 = Eu3+空心納米球,平均直徑180nm，壁厚40nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，釔源和銪源使用的是氧化釔IO3和氧化銪Eu203。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，聚乙烯醇PVA的分子量為80000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮PVP的分子量為90000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，沉淀劑采用氟化銨NH4F。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，其特征在于，摻雜的Eu3+摩爾百分?jǐn)?shù)為5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用高分子復(fù)合纖維為模板制備摻銪氟化釔空心納米球的方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括三個(gè)步驟(1)配制靜電紡絲溶液。稱取一定量的氧化釔和氧化銪，用稀硝酸溶解后蒸發(fā)，得到Y(jié)(NO3)3和Eu(NO3)3混合晶體，加入適量的去離子水，得到Y(jié)(NO3)3和Eu(NO3)3混合溶液，加入到PVA水溶液中，再將PVP水溶液加入其中，形成靜電紡絲溶液；(2)制備PVA-PVP/[Y(NO3)3+Eu(NO3)3]復(fù)合納米纖維。采用靜電紡絲技術(shù)制備PVA-PVP/[Y(NO3)3+Eu(NO3)3]復(fù)合納米纖維；(3)制備YF3:5％Eu3+空心納米球。將所述的PVA-PVP/[Y(NO3)3+Eu(NO3)3]復(fù)合納米纖維加入到去離子水中，再滴加NH4F水溶液，密封靜止48h，將沉淀離心分離、水洗后干燥，于400℃焙燒6h得到Y(jié)F3:5％Eu3+空心納米球，平均直徑180nm，壁厚40nm。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，可以批量生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102417200SQ20111024957
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者于文生, 劉仁源, 劉桂霞, 徐佳, 王進(jìn)賢, 董相廷 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)