專利名稱：一種超薄(Y<sub>1-<i>x</i></sub>Eu<i><sub>x</sub></i>)<sub>2</sub>(OH)<sub>5</sub>NO<sub>3</sub>·<i>n</i>H<sub>2</sub>O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種超薄(YhEur)2(OH)5NO3 · Z7H2O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法。
背景技術(shù)：
通式為L(zhǎng)n8 (OH) 20 QT) i/a ·ζ Η20 或 Ln2 (OH) 5 QT) xlm · (χ/4) H2O (Ln :稀土離子；A 電荷平衡陰離子; =1_3 ;_7=6-7)的稀土層狀氫氧化合物(Layered rare-earth hydroxide,LRH)是一種新型陰離子型層狀化合物，且LRH超薄納米片是光電元器件用透明熒光膜的理想構(gòu)筑單元?！阏J(rèn)為厚度< IOnm的納米片為超薄納米片，目前超薄納米片的制備方法通常 是以LRH為前驅(qū)體，通過(guò)一定的技術(shù)手段削弱化合物層間的作用力，如離子交換、插層柱撐等，然后在特定的介質(zhì)中通過(guò)機(jī)械擾動(dòng)(如超聲波)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力將層狀化合物剝離。雖然采用上述方法已將Eu (OH) 2.5C10.5 · O. 9H20 和 Gd2 (OH) 5 (NO3) · (f/4) H2O 顆粒部分剝離成一至兩個(gè)層板厚度(l_4nm)的超薄納米片，但是整個(gè)剝離過(guò)程繁瑣、漫長(zhǎng)(需經(jīng)歷^ 168小時(shí))，且存在剝離后納米片無(wú)法保持完整形貌這一致命的弱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超薄(YhEux)2(OH)5NO3 · Z7H2O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法，目的是以四丁基氫氧化銨為沉淀劑，直接獲得超薄(YhEux)2(OH)5NO3 · Z7H2O(O 彡 x 彡 1，/7=1. 5-1. 8)稀土層狀氫氧化合物(LRH)納米片。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行
向Eu (NO3) 3 · 6H20、Y(NO3)3 · 6H20或者二者任意比例混合的混合物中加入去離子水，配制成稀土離子總濃度為O. 02-0. 10mol/L的溶液，在室溫下攪拌至透明，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液PH至6. 5-7. 0，得到懸濁液；
將上述懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于80-120 0C的烘箱中反應(yīng)3-24小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗，于50-80°C烘干得到白色的粉末狀(YhEux)2(OH)5NO3 · Z7H2O納米片，其中O彡x彡1，/7=1. 5-1. 8。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是
LRH的層狀結(jié)構(gòu)可以被看成是由一個(gè)或幾個(gè)層板厚度的納米片結(jié)構(gòu)單元沿c軸方向堆垛而成，如果能夠阻止這些結(jié)構(gòu)單元的堆垛，就可以一步合成超薄納米片，完全省去了先合成后剝尚的繁瑣工序且保持納米片的完整形貌；
而本發(fā)明是以四丁基氫氧化銨為沉淀劑，巧妙利用有機(jī)離子的表面吸附和包覆效應(yīng)，抑制LRH結(jié)構(gòu)單元在c軸方向的堆垛，在較低的溫度下進(jìn)行水熱法直接合成出厚度< IOnm的超薄LRH納米片，工藝流程與現(xiàn)有技術(shù)相比，極大地簡(jiǎn)化了超薄納米片的制備步驟，如說(shuō)明書附圖1所示。
圖1為本發(fā)明的超薄(YhEux)2(OH)5NO3 ·/ H2O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法與傳統(tǒng)的納米片剝離方法的流程對(duì)比；
其中(a)是現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)軟化學(xué)合成方法；(b)是本發(fā)明的一步直接合成方法；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的超薄(Ya95Euatl5)2(OH)5NO3 · Z7H2O納米片的XRD圖譜；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的超薄(Ya95Euatl5)2(OH)5NO3 WH2O納米片在不同分辨率下的TEM形貌圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的超薄(Ya95Euatl5)2(OH)5NO3 · Z7H2O納米片的SAED圖譜； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2制備的超薄Y2 (OH) 5N03 · / H20納米片的TEM形貌 圖6是本發(fā)明實(shí)施例3制備的超薄Eu2 (OH) 5N03 · / H20納米片的TEM形貌 圖7是本發(fā)明實(shí)施例2-3制備的產(chǎn)品的XRD圖譜；
其中(a)是實(shí)施例2 ； (b)實(shí)施例3。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)例中采用的稀土硝酸鹽、四丁基氫氧化銨及試劑均為分析純；
水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽材質(zhì)為聚四氟乙烯、規(guī)格100ml，鋼套材質(zhì)為不銹鋼，烘箱為電子控溫鼓風(fēng)烘箱、溫差小于1°C;
本發(fā)明實(shí)施例采用荷蘭Philips公司的PW3040/60型X射線衍射儀進(jìn)行XRD分析；采用日本JEOL公司的JEM-1010型TEM觀測(cè)樣品形貌(TEM)，對(duì)樣品進(jìn)行選擇電子區(qū)域衍射(SAED)分析；
本發(fā)明中樣品結(jié)晶水含量的測(cè)定計(jì)算是依據(jù)熱重分析(TGA)而定，稱量重量為M1的(YhEux) 2 (OH) 5Ν03 ·ζ Η20，然后將其加熱失水，稱量失水后的重量M2,按照w (結(jié)晶水)=(M1 -M2)/ M1進(jìn)行換算的，采用的熱重分析儀器型號(hào)是日本Rigaku公司的Thermo Plus TG8120型熱重分析儀。以下為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例1
向Eu (NO3) 3 · 6H20和Y(NO3)3 · 6H20按照摩爾比Y/Eu = 19:1混合的混合物中加入去離子水，配制成Eu離子和Y離子總濃度為O. 10mol/L的溶液，在室溫下攪拌至透明，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液PH至6. 5，得到懸濁液；
將上述懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于100°C的烘箱中反應(yīng)12小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗，于60°C烘干得到白色的粉末狀(Ya95Euatl5)2(OH)5NO3 · Z7H2O 納米片，其中 O 彡 X 彡 I, /7=1. 5-1. 8。超薄(Ytl 95Euatl5)2(OH)5NO3 ·ζ Η20納米片在不同分辨率下的TEM圖譜如圖2所示，厚度為4-9 nm，XRD圖譜如圖3所示，為L(zhǎng)RH純相，SAED圖譜如圖4所示，可以看出所得LRH超薄納米片結(jié)晶性良好、且為單晶。實(shí)施例2
向Y (NO3) 3 · 6H20中加入去離子水，配制成Y離子濃度為O. 02mol/L的溶液，在室溫下攪拌至透明，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液PH至7. 0，得到懸濁液；將上述懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于120 0C的烘箱中反應(yīng)3小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗，于50°C烘干得到白色的粉末狀Y2 (OH) 5N03 · / H20納米片，其中/7=1. 5-1. 8。超薄(Y2(OH)5NO3 -Z7H2O納米片如圖5所示，厚度為3-5 nm，XRD圖譜如圖7 (a)所示，為L(zhǎng)RH純相。實(shí)施例3
向Eu (NO3) 3 · 6H20中加入去離子水，配制成Eu離子和Y離子總濃度為O. 05mol/L的溶液，在室溫下攪拌至透明，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液PH至6. 8，得到懸濁液；將上述懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于80°C的烘箱中反應(yīng)24小時(shí)；
反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗，于60°C烘干得到白色的粉末狀Eu2 (OH) 5Ν03 · / H20納米片，其中/7=1. 5-1. 8。超薄Eu2(OH)5NO3 ·ζ Η20納米片如圖6所示，厚度為5-9 nm，XRD圖譜如圖7 (b)所 示，為L(zhǎng)RH純相。
權(quán)利要求
1.一種超薄(YhEux)2(OH)5NO3 · Z7H2O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行向Eu (NO3) 3 · 6H20、Y(NO3)3 · 6H20或者二者任意比例混合的混合物中加入去離子水， 配制成稀土離子總濃度為O. 02-0. 10mol/L的溶液，在室溫下攪拌至透明，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液PH至6. 5-7. 0，得到懸濁液；所述的稀土離子是與水混合的Eu離子、Y 離子或(Eu+Y)離子；將上述懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于80-120 0C的烘箱中反應(yīng)3-24小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、清洗，于50-80°C烘干得到白色的粉末狀(YhEux)2(OH)5NO3 · Z7H2O納米片，其中O彡x彡1，/7=1. 5-1. 8。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3·nH2O稀土層狀氫氧化合物納米片的直接合成方法。本發(fā)明按照以下步驟進(jìn)行向Eu(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O或者二者任意比例混合的混合物中加入去離子水，配制成稀土離子總濃度為0.02-0.10mol/L的溶液，然后加入四丁基氫氧化銨，調(diào)節(jié)溶液pH至6.5-7.0，得到懸濁液；將懸濁液移至反應(yīng)釜中，并置于80-120oC的烘箱中反應(yīng)3-24小時(shí)；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)是白色的粉末狀(Y1-xEux)2(OH)5NO3·nH2O納米片，其中0≤x≤1,n=1.5-1.8。本發(fā)明的工藝流程與現(xiàn)有技術(shù)相比，極大地簡(jiǎn)化了超薄納米片的制備步驟。
文檔編號(hào)C01F17/00GK103011234SQ20121041690
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者李繼光, 朱琦, 武曉鸝, 韓秀梅, 李曉東, 霍地, 劉紹宏, 孫偉, 孫旭東 申請(qǐng)人:東北大學(xué)