專利名稱：直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備納米晶材料的方法，具體涉及一種
直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法。
背景技術(shù)：
彩色等離子體平板顯示(PDP)是21世紀(jì)平板顯示中最具有競爭力的高新技術(shù)之一。PDP色彩產(chǎn)生原理是利用真空紫外光激勵(lì)熒光粉產(chǎn)生三基色光制作成的，因此，熒光粉的性能直接決定了PDP的顯示性能。目前商用紅色熒光粉仍沿用傳統(tǒng)Y^、(Y，Gd)B03等燈用發(fā)光材料，在發(fā)光效率、熱穩(wěn)定性、色純度等許多方面存在不足，急需要尋求新的發(fā)光材料以滿足彩色PDP性能的要求。因此，人們將目光轉(zhuǎn)向光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性高、真空紫外吸收截面大的稀土摻雜釩磷酸釔(RE:Y(P， V)04)納米晶發(fā)光材料，稀土摻雜釩磷酸釔也因此成為下一代PDP器件的熒光粉的研究和技術(shù)應(yīng)用熱點(diǎn)。 目前已報(bào)道RE:Y(P，V)Oj內(nèi)米發(fā)光材料的合成方法有高溫固相法、共沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法。在上述合成方法中，通常均需要在特殊條件下的化學(xué)反應(yīng)過程或后續(xù)高溫?zé)崽幚?80(TC-100(TC以上)過程，其中高溫?zé)崽幚聿粌H導(dǎo)致納米晶易團(tuán)聚、顆粒尺寸不均勻、形貌不易控制，而且存在高能耗和環(huán)境污染等問題，這些也在成為其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用的制約瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，解決了現(xiàn)有的制備方法制備出的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶易團(tuán)聚、顆粒尺寸不均勻、形貌不易控制，而且存在高能耗和環(huán)境污染的問題。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，具體按照以下步驟實(shí)施
步驟1 :制備反應(yīng)溶液 將稀土的無機(jī)鹽和釔的無機(jī)鹽溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土離子和釔離子的摩爾數(shù)之和與混合溶液A的體積之比為0. 05mol/L-0.4mol/L，稀土離子和釔離子的摩爾數(shù)之比為3-20 : 80-97，醇與去離子水的體積比為1-2 : 1-10 ; 將釩酸鹽、磷酸鹽和氨水溶于醇_去離子水溶液中，或者將釩酸鹽、磷酸鹽和苛性鈉溶于醇_去離子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中釩酸根和磷酸根的摩爾數(shù)之和與溶液B體積之比為0. lmol/L-O. 4mol/L，釩酸根和磷酸根的摩爾數(shù)之和與氨水摩爾數(shù)或鈉離子摩爾數(shù)之比為0.5-l，釩酸根與磷酸根的摩爾比為40-60 : 40-60，醇與去離子水的體積比為0-l : l-4;將苛性鈉溶于醇、或?qū)彼苡谌ルx子水，得到鈉離子的濃度為0. lmol/L-O. 5mol/L或氨水的濃度為0. lmol/L-O. 5mol/L的溶液C ; 步驟2 :將混合溶液A置于回流容器中，在溫度為60°C -IO(TC的條件下，將混合溶
3液B滴加到混合溶液A中，滴加時(shí)間0. 5小時(shí)-2小時(shí)，滴加過程中同時(shí)滴加溶液C，調(diào)節(jié)回流器中的溶液pH值保持在5-7，滴加完畢后保溫2h-6h，得到沉淀產(chǎn)物，用醇、去離子水交替清洗、分離沉淀產(chǎn)物，至洗液中無硝酸根、鹽酸根和鈉離子殘余，使得沉淀產(chǎn)物的pH值為6-8，最后將得到的沉淀產(chǎn)物在負(fù)壓或常壓下，溫度為《10(TC的環(huán)境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于， 其中的無機(jī)鹽采用乙酸銪、硝酸銪、氯化銪、乙酸鋱、硝酸鋱、氯化鋱、乙酸鉺、硝酸
鉺或氯化鉺中的一種。 其中的釔的無機(jī)鹽采用硝酸釔或氯化釔。 其中的釩酸鹽采用偏釩酸銨或偏釩酸銨鈉。 其中的磷酸鹽采用磷酸氫銨、磷酸鈉或磷酸氫鈉中的一種。 其中的醇采用乙醇、甲醇、異丙醇、乙二醇或乙二醇單甲醚中的一種。 其中的步驟2中將混合溶液B滴加到混合溶液A中，使得釔離子、稀土離子的摩爾
數(shù)之和與混合溶液A、混合溶液B的體積之和的比值為0. 03mol/L-0. 2mol/L ;使得混合溶液
A和混合溶液B中的總的醇與去離子水的體積比為l-2 : 1-10 ;使得釔離子、稀土離子的摩
爾數(shù)之和與磷酸根、釩酸根的摩爾數(shù)之和的比值為1 : 1。 本發(fā)明的有益效果是， 以稀土 (RE-銪Eu、鋱Tb、鉺Er)的無機(jī)鹽為摻雜源物質(zhì)，以釩酸鹽、磷酸鹽、釔的無機(jī)鹽為出發(fā)原料，采用醇-去離子水溶液的反應(yīng)體系、在常壓和60°C -IO(TC的近室溫條件下，采用濕法化學(xué)合成直接制備高結(jié)晶度、10nm-70nm均勻尺寸的稀土摻雜釩磷酸釔(RE:Y(P，V)04)納米晶材料。通過改變醇-去離子水比例、改變醇的種類，能夠獲得針形、羽狀、球形、橢球形、短柱狀等不同納米晶形貌。 該方法能夠在60°C -IO(TC的近室溫條件下直接合成稀土摻雜釩磷酸釔(RE:Y(P，V)04)納米晶材料，無需高溫?zé)崽幚恚荒軌蚍奖?、可靠的控制納米晶相貌；低成本、低能耗、無污染，屬于綠色化學(xué)合成技術(shù)，在PDP器件用光致發(fā)光熒光粉產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的競爭優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法的流程 圖2為本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型的XRD衍射譜；
圖3為本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型的紅外光譜；
圖4為本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型的激發(fā)光譜和發(fā)光光譜； 圖5為本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，其中，a為實(shí)施例l制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，b為實(shí)施例2制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，c為實(shí)施例3制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，d為實(shí)施例4制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，e為實(shí)施例5制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌，f為實(shí)施例6制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料
4的典型透射電鏡TEM形貌，g為實(shí)施例8制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的典型透射電鏡TEM形貌。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 本發(fā)明直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法依據(jù)以下化學(xué)反
應(yīng)式
XRE3++(l-x)Y3+ + yPO, + (1 —力V(Vp鉢7 .'(RExVx))(PyVy))04 i ( t) 如圖1所示，具體按照以下步驟實(shí)施
步驟1 :制備反應(yīng)溶液 將稀土的無機(jī)鹽和釔的無機(jī)鹽分別溶于醇、去離子水或醇-去離子水溶液中，再進(jìn)行混合，或者將稀土的無機(jī)鹽和釔的無機(jī)鹽混合共同溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土離子、釔離子的摩爾數(shù)之和與混合溶液A的體積之比為0. 05mol/L-0. 4mol/L，稀土離子和釔離子摩爾數(shù)之比為3-20 : 80-97，醇與去離子水體積比為1-2 : 1-10 ; 將釩酸鹽、磷酸鹽、氨水(或苛性鈉)共同溶于去離子水或醇-去離子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中釩酸根、磷酸根的摩爾數(shù)之和與溶液體積之比為0. lmol/L-0. 4mol/L，釩酸根、磷酸根的摩爾數(shù)之和與氨水摩爾數(shù)(或鈉離子摩爾數(shù))之比為0.5-l，磷酸根與釩酸根的摩爾比為40-60 : 40-60 ;混合溶液中醇與去離子水體積比為
o-i : l-4; 將苛性鈉(NaOH)溶于醇、或?qū)獍彼?NH3 H20，25wt% _30wt% )溶于去離子水形成相應(yīng)的濃度為0. lmol/L-0. 5mol/L的溶液C，用作反應(yīng)過程中的溶液pH值調(diào)節(jié)劑。
其中稀土的無機(jī)鹽采用乙酸銪(Eu (CH3C00) 3)、硝酸銪(Eu (N03) 3)、氯化銪(Eu (N03) 3)、乙酸鋱(Tb (CH3C00) 3)、硝酸鋱(Tb (N03) 3)、氯化鋱(TbCl3)、乙酸鉺(Er(CH3C00)3)、硝酸鉺(Er(冊(cè)3)3)、氯化鉺(ErCl3)等; 其中釔的無機(jī)鹽采用硝酸釔(Y(N03)3 nH20， n = 0-6)、氯化釔(YC13 nH20， n =0-6)等； 其中釩酸鹽采用偏釩酸銨(NH4V03)、偏釩酸銨鈉(NaV03)等； 其中磷酸鹽采用磷酸氫銨((NH4)2HP04)、磷酸鈉(Na3P04)、磷酸氫鈉(Na2HP04)等；
其中醇采用乙醇(C2H60)、甲醇(CH40)、異丙醇(C3H80)、乙二醇(C2H602)、乙二醇單甲醚(C3H802)等碳鏈長度小于4的醇。 步驟2 :將混合溶液A置于回流容器中，在溫度為60°C -IO(TC的條件下，將混合溶液B勻速滴加到混合溶液A中，滴加時(shí)間0. 5小時(shí)-2小時(shí)，滴加過程中適量滴加溶液C，調(diào)節(jié)回流器中的溶液pH值始終保持在5-7，使得釔離子、稀土離子的摩爾數(shù)之和與混合溶液A、混合溶液B的體積之和的比值為0. 03mol/L-0. 2mol/L ;混合溶液A和混合溶液B中總的醇與去離子水的體積比為l-2 : 1-10 ;使得釔離子、稀土離子的摩爾數(shù)之和與磷酸根、釩酸根的摩爾數(shù)之和的比值為1 : 1 ;滴加完畢后，繼續(xù)保溫2h-6h，使納米晶結(jié)晶充分，得
5到沉淀產(chǎn)物。接著采用醇、去離子水交替清洗、分離沉淀產(chǎn)物，至洗液中無硝酸根、鹽酸根和 鈉離子殘余，使得沉淀產(chǎn)物的PH值約為6-8。最后將得到的沉淀產(chǎn)物在負(fù)壓或常壓下，溫 度為《10(TC的環(huán)境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為 (REXY(1—x)) (PyV(1—7))04，其中，RE為Eu、Tb、Er， x = 0. 03—0. 2， y = 0. 4—0. 6。
本發(fā)明采用醇_去離子水溶液體系構(gòu)成反應(yīng)環(huán)境，在反應(yīng)液加入過程中，局部易 形成微乳液環(huán)境；恒溫回流環(huán)境下反應(yīng)，與水熱合成相近；精確的動(dòng)態(tài)PH調(diào)節(jié)，能夠保證化 學(xué)反應(yīng)的路線單一性。這些反應(yīng)條件又有利于合成產(chǎn)物在接近熱力學(xué)平衡的條件下析出固 相、進(jìn)行固相結(jié)晶生長、同時(shí)形成特定的結(jié)晶學(xué)形貌，最終直接合成得到不同尺寸、形貌的 納米晶晶體。 采用本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，其典型的XRD衍射譜如圖 2所示，其典型的紅外光譜如圖3所示，其典型的激發(fā)光譜和發(fā)光光譜如圖4所示，其激發(fā) 光譜范圍覆蓋325nm-220nm寬的紫外波長范圍，比目前單純釩酸釔基體的銪摻雜(Eu:YV04) 納米晶具有更寬的紫外吸收截面。采用本發(fā)明方法制備的稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料在 不同醇-去離子水比例、不同醇種類條件下，其典型晶體形貌和晶粒尺寸不同。采用本發(fā)明 方法能夠可靠的合成化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確、高結(jié)晶度、尺寸均勻、形貌可控制的稀土摻雜釩磷酸 釔納米晶材料。
實(shí)施例1 將0. 091mol硝酸釔溶于1000ml無水乙醇置于回流容器中；將0. 009mol氧化銪 (Eu203)溶于3g濃硝酸(63wt% )得到硝酸銪水溶液，再用去離子水200ml稀釋得到透明溶 液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;將0. 05mol偏釩酸銨、0. 05mol磷酸氫二銨和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去離子水，得到混合溶液B ;將0. 05mol苛性鈉溶入100ml 無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫76°C附近回流，滴加溶液C，將 混合溶液A pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)?加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后 采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn) 洗液無硝酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓干燥箱中燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻 雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(EuxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 09， y = 0. 5。如圖5a所示， 納米晶尺寸大約為10nm-20nm，呈四方粒狀。
實(shí)施例2 將0. 08mol氯化釔、0. 02mol硝酸銪溶于150ml乙醇和1000ml去離子水的混合溶 劑中得到溶液，并移入回流容器中，得到混合溶液A ;將0. 05mol偏釩酸銨、0. 05mol磷酸氫 二銨和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入500ml去離子水，得到混合溶液B ;將0. 05mol苛性鈉溶 入100ml無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫76°C附近回流，滴加 溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中， 期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié) 晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液 pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓下干燥48h，研磨后封 裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(EuxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 2， y = 0. 5。 如圖5b所示，納米晶尺寸大約為40nm-60nm，呈橢球狀。
實(shí)施例3 將0. 085mo 1硝酸釔和0. 015mo 1氯化鋱溶于1000ml無水乙醇置于回流容器 中，再用1000ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 05mol偏釩酸銨、0. 05mol磷酸鈉和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入1000ml去離子水，得到混合溶液B ;將0. 025mol苛性鈉溶入 100ml無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫76t:附近回流，滴加溶 液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中，期 間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn) 行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液PH 值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓下干燥48h，研磨后封裝， 即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(TbxY(1—x)) (PyV(1—y))04，x = 0. 15，y = 0. 5。如 圖5c所示，納米晶尺寸大約為45nm-60nm，呈橢球狀。
實(shí)施例4 將0. 088mol硝酸釔和0. 012mol乙酸鉺溶于400ml乙二醇單甲醚置于回流容器 中，再用1000ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 056mol偏釩酸鈉、0. 044mol磷酸氫二 銨和0. lOmol-0. 20mol苛性鈉溶入400ml去離子水，得到混合溶液B ;將0. 05mol苛性鈉溶 入500ml無水乙醇，得到溶液C ;將回流容器內(nèi)的混合溶液A在恒溫76°C附近回流，滴加溶 液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中， 期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié) 晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液 pH值約為5-7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓下干燥48h，研磨后 封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(ErxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 12， y = 0.44。如圖5d所示，納米晶尺寸大約為10nmX60nm，呈針狀、棒狀。
實(shí)施例5 將0. 097mol硝酸釔和0. 003mol硝酸銪共同溶于500ml異丙醇置于回流容器 中，再用500ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 054mol偏釩酸鈉、0. 046mol磷酸鈉和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去離子水和100ml乙醇混合溶液，得到混合溶液B ;將 0. 025mol苛性鈉溶入100ml無水乙醇，構(gòu)成溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫 76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反 應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀 產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓 下干燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 03， y = 0. 46。如圖5e所示，納米晶尺寸大約為10nm-30nm，呈片狀、針葉狀。
實(shí)施例6 將0. 09mol硝酸釔溶于200ml乙二醇單甲醚置于回流容器中；將0. Olmol硝酸鋱 溶于500ml去離子水得到透明溶液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;將0. 046mol 偏釩酸銨、0. 054mol磷酸氫二鈉和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去離子水，得到混合 溶液B ;將0. 025mol苛性鈉溶入100ml無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器的混合溶液 A在恒溫76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼 續(xù)恒溫反應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心 分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù) 壓或常壓下干燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(TbxY(1—x)) (PyV(1-y))04， x = 0. 10， y = 0. 54。如圖5f所示，納米晶尺寸大約為20nm-40nm，呈粒狀、球 狀。 實(shí)施例7 將0. 092mol硝酸釔溶于300ml無水乙醇置于回流容器中；將0. 008mol乙酸銪溶 于500ml去離子水得到透明溶液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;將0. 055mol偏 釩酸銨、0. 045mol磷酸氫二銨和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入400ml去離子水，得到混合溶液 B ;將0. 05mol苛性鈉溶入300ml無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒 溫76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合 溶液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反 應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀 產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓 下干燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 08， y = 0. 45。納米晶尺寸大約為lOnmX 70nm，呈針狀、短棒狀。
實(shí)施例8 將0. 09mol硝酸釔和0. Olmol氯化銪共同溶于200ml乙二醇置于回流容器中， 再用500ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 06mol偏釩酸銨、0. 04mol磷酸氫二銨和 0. lOmol-0. 2mol氨水溶入400ml去離子水和100ml乙醇混合溶液，得到混合溶液B ;將 0. 05mol苛性鈉溶入100ml無水乙醇，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫 76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反 應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、過濾分離沉淀 產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓 下干燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 10， y = 0. 4。如圖5g所示，納米晶尺寸大約為30nm-40nm，呈粒狀、球狀。
實(shí)施例9 將0. 09mol硝酸釔和0. Olmol硝酸鉺(Er (N03) 3)共同溶于200ml乙二醇置于回流 容器中，再用500ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 054mol 偏釩酸鈉、0. 046mol磷酸氫二銨和0. lOmol-0. 2mol氫氧化鈉溶入300ml去離子 水和100ml乙二醇混合溶液，得到混合溶液B ;將0. 05mol氨水溶入100ml去離子水，得到 溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的 pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控 制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙 醇、甲醇、去離子水交替清洗、高速離心分離沉淀產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗 液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓下干燥48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜 釩磷酸釔納米晶材料，成分為(ErxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 10， y = 0. 46。納米晶尺寸大約
8為18nm-25nm，呈粒狀、短柱狀。
實(shí)施例10 將0. 09mol氯化釔和0. Olmol氯化鉺共同溶于100ml異丙醇、置于回流容器中， 再用150ml去離子水稀釋得到混合溶液A ;將0. 04mol偏釩酸銨、0. 06mol磷酸氫二鈉和 0. 12mol-0. 2mol氫氧化鈉溶入200ml去離子水和50ml異丙醇混合溶液，得到混合溶液B ; 將0. 05mol氨水溶入100ml去離子水，得到溶液C ;將上述回流容器內(nèi)混合溶液A在恒溫 76°C附近回流，滴加溶液C，將混合溶液A的pH值調(diào)節(jié)到5-7 ;然后，開始均勻滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期間適當(dāng)?shù)渭尤芤篊控制pH值介于5-7。滴加完成后，繼續(xù)恒溫反 應(yīng)4h-6h，使納米晶結(jié)晶進(jìn)行充分；然后采用乙醇、甲醇、去離子水交替清洗、離心分離沉淀 產(chǎn)物，直到檢測(cè)洗滌液pH值約為7，檢驗(yàn)洗液無酸根離子和鈉離子殘余；最后在負(fù)壓或常壓 下干燥一定時(shí)間48h，研磨后封裝，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，成分為(ErxY(1—x)) (PyV(1-y))04， x = 0. 10， y = 0. 6。納米晶尺寸大約為18nm-25nm，呈橢球形。
權(quán)利要求
一種直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1制備反應(yīng)溶液將稀土的無機(jī)鹽和釔的無機(jī)鹽溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土離子和釔離子的摩爾數(shù)之和與混合溶液A的體積之比為0.05mol/L-0.4mol/L，稀土離子和釔離子的摩爾數(shù)之比為3-20∶80-97，醇與去離子水的體積比為1-2∶1-10；將釩酸鹽、磷酸鹽和氨水溶于醇-去離子水溶液中，或者將釩酸鹽、磷酸鹽和苛性鈉溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中釩酸根和磷酸根的摩爾數(shù)之和與溶液B體積之比為0.1mol/L-0.4mol/L，釩酸根和磷酸根的摩爾數(shù)之和與氨水摩爾數(shù)或鈉離子摩爾數(shù)之比為0.5-1，釩酸根與磷酸根的摩爾比為40-60∶40-60，醇與去離子水的體積比為0-1∶1-4；將苛性鈉溶于醇、或?qū)彼苡谌ルx子水，得到鈉離子的濃度為0.1mol/L-0.5mol/L或氨水的濃度為0.1mol/L-0.5mol/L的溶液C；步驟2將混合溶液A置于回流容器中，在溫度為60℃-100℃的條件下，將混合溶液B滴加到混合溶液A中，滴加時(shí)間0.5小時(shí)-2小時(shí)，滴加過程中同時(shí)滴加溶液C，調(diào)節(jié)回流器中的溶液pH值保持在5-7，滴加完畢后保溫2h-6h，得到沉淀產(chǎn)物，用醇、去離子水交替清洗、分離沉淀產(chǎn)物，至洗液中無硝酸根、鹽酸根和鈉離子殘余，使得沉淀產(chǎn)物的pH值為6-8，最后將得到的沉淀產(chǎn)物在負(fù)壓或常壓下，溫度為≤100℃的環(huán)境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的無機(jī)鹽采用乙酸銪、硝酸銪、氯化銪、乙酸鋱、硝酸鋱、氯化鋱、乙酸鉺、硝 酸鉺或氯化鉺中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的釔的無機(jī)鹽采用硝酸釔或氯化釔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的釩酸鹽采用偏釩酸銨或偏釩酸銨鈉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的磷酸鹽采用磷酸氫銨、磷酸鈉或磷酸氫鈉中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的醇采用乙醇、甲醇、異丙醇、乙二醇或乙二醇單甲醚中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，其 特征在于，所述的步驟2中將混合溶液B滴加到混合溶液A中，使得釔離子、稀土離子的摩 爾數(shù)之和與混合溶液A、混合溶液B的體積之和的比值為O. 03mol/L-0. 2mol/L ;使得混合溶 液A和混合溶液B中的總的醇與去離子水的體積比為1-2 : 1-10 ;使得釔離子、稀土離子 的摩爾數(shù)之和與磷酸根、釩酸根的摩爾數(shù)之和的比值為1 : 1。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種直接化學(xué)合成制備稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料的方法，將稀土的無機(jī)鹽和釔的無機(jī)鹽溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液A，將釩酸鹽、磷酸鹽、氨水或苛性鈉溶于醇-去離子水溶液中，得到混合溶液B，將苛性鈉溶于醇、或?qū)彼苡谌ルx子水，得到溶液C；將混合溶液B和溶液C滴加到混合溶液A中，調(diào)節(jié)回流器中的溶液pH值始終保持在5-7，保溫2h-6h，得到沉淀產(chǎn)物，清洗、分離、沉淀、干燥、研磨，即得到稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料。本發(fā)明方法能夠在近室溫條件下直接合成稀土摻雜釩磷酸釔納米晶材料，無需高溫?zé)崽幚?；能夠方便可靠的控制納米晶相貌；低成本、低能耗、無污染，屬于綠色化學(xué)合成技術(shù)，有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和競爭優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101712455SQ20091021934
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者左慶輝, 張衛(wèi)華, 李倩, 范菲, 趙彥珍, 趙鵬 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)