一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法。将硝酸铽溶于去离子水中，搅拌，水浴加热，控制温度为80℃～90℃。向上述溶液中逐滴加入氟化铵溶液，控制其摩尔数为硝酸铽摩尔数的3～3.5倍，充分搅拌，得到白色沉淀。将处理好的溶液离心、干燥，就获得仙人球状氟化铽绿色发光材料。该仙人球状颗粒直径约300纳米，呈八瓣仙人球状。粒径均一，分散性较好。

权利要求

1.一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：

1)将硝酸铽溶于去离子水中，控制硝酸铽的摩尔浓度为0.05～0.2摩尔/升，水浴加热，控制温度为80℃～90℃，恒温搅拌；

2)向上述溶液中逐滴加入氟化铵溶液，控制氟化铵摩尔数为硝酸铽摩尔数的3～3.5倍，生成白色沉淀，继续搅拌；

3)将处理好的溶液离心、干燥就获得了仙人球状氟化铽绿色发光材料。

说明书

一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法。

背景技术

[0002] 氟化铽作为稀土氟化物之一是金属热还原法制取单一稀土金属的重要原料，此外其在碳弧棒发光剂、钢铁和有色合金添加剂等方面也有重要作用。随着永磁材料、储氢合金、磁光存储材料开发的深入，稀土氟化物的用量将呈上升趋势。

[0003] 氟化铽具有很高的离子电导率和独特的光学特性，可用于制作化学传感器和光学元器件，氟化铽还是良好的固体润滑剂。此外，氟化铽是一种重要的荧光材料，因为它具有低的振动能，且还有100％的荧光活性物质。其光学性能可以通过包覆不同种类的稀土离子而得以改变。特别是其较高的化学稳定性、较高的量子产额以及较低的毒性使得其作为生物荧光标记材料具有很大的应用前景。目前人们已经制备得到了氟化铽纳米颗粒、纳米片及纳米棒等。

[0004] 常用制备稀土氟化物的方法有：水热法、微乳液法、均匀沉淀法、水浴沉淀法等合成方法。其中以水浴沉淀法工艺最为简单，且具有成本低、产量大、易于控制等优点，目前已成为制备稀土氟化物材料的有效方法之一。常见氟化铽以球形和柱状形貌居多，形貌随制备条件的变化有很大差异，大多数球形颗粒表面比较粗糙、分散性较差且颗粒尺寸分布范围较宽(F.Guo，H.Li，Z.Zhang，S.Meng，D.Li，Mater.Res.Bull.(2009)，doi：10.1016/j.materresbull.2009.02.001)。通常大多加入助剂和表面活性剂(D.Y.Kong et al.Nanotechnology，18(2007)：1-7)以合成特定形貌和增加分散性。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种仙人球状氟化铽绿色发光材料的制备方法，采用水浴沉淀法工艺，无需任何络合剂或表面活性剂的辅助，实现了特定形貌规则氟化铽的合成。合成产物的形貌呈仙人球状，颗粒尺寸分布较窄，分散性较好，设备与操作简单、反应条件温和。

[0006] 本发明采用的技术方案的步骤如下：

[0007] 1)将硝酸铽溶于去离子水中，控制硝酸铽的摩尔浓度为0.05～0.2摩尔/升，水浴加热，控制温度为80℃～90℃，恒温搅拌；

[0008] 2)向上述溶液中逐滴加入氟化铵溶液，控制氟化铵摩尔数为硝酸铽摩尔数的3～3.5倍，生成白色沉淀，继续搅拌；

[0009] 3)将处理好的溶液离心、干燥就获得了仙人球状氟化铽绿色发光材料。 [0010] 本发明具有的有益效果是：

[0011] 本发明是以硝酸铽和氟化铵为反应物，通过简单的水浴沉淀法工艺合成出颗粒尺寸分布均匀、分散性较好的仙人球状氟化铽绿色发光材料。该仙人球状颗粒直径约300纳米，呈八瓣仙人球状。粒径均一，分散性较好。

附图说明

[0012] 图1是实施例1，对比例2所得产物的XRD图谱。

[0013] 图2是实施例1所得产物的扫描电镜照片。

[0014] 图3是实施例1所得产物光致发光发射光谱。

[0015] 图4是实施对比例1所得产物的扫描电镜照片。

[0016] 图5是实施对比例2所得产物的扫描电镜照片。

具体实施方式

[0017] 实施例1：

[0018] 取3.623克硝酸铽(Tb(NO3)3·6H2O)溶于80毫升去离子水中，硝酸铽摩尔浓度为0.1摩尔/升；取氟化铵0.888克，溶于80毫升去离子水中，氟化铵的摩尔浓度为0.3摩尔/升。将80毫升上述硝酸铽溶液水浴加热至90℃，恒温，持续搅拌下逐滴加入上述氟化铵溶液，形成白色沉淀，完全滴加后继续搅拌60分钟，自然冷却至室温。把处理好的溶液离心、干燥，获得仙人球状氟化铽绿色发光材料。图1(a)是该产物的XRD图谱，图中各个衍射峰位置与氟化铽(TbF3)的标准卡片(JCPDS NO.32-1290)一致，说明所得样品为单一相的TbF3。
图2为本例所得产物的扫描电镜照片，从图中可以看出TbF3颗粒呈八瓣仙人球状，球的直径约300nm，具有较好的分散性。图3是该产物的光致发光发射光谱，在546纳米与491纳米处存在尖锐的绿光发射光谱。

[0019] 实施例2：

[0020] 将7.246克硝酸铽溶(Tb(NO3)3·6H2O)于80毫升去离子水中，硝酸铽摩尔浓度为0.2摩尔/升；取氟化铵2.072克溶于80毫升去离子水中，氟化铵摩尔浓度为0.7摩尔/升。将80毫升上述硝酸铽溶液水浴加热至80℃，恒温，持续搅拌状态下逐滴加入上述氟化铵溶液，形成白色沉淀，继续搅拌60分钟。把处理好的溶液离心、干燥，获得所需样品。 [0021] 实施例3：

[0022] 取1.812克硝酸铽(Tb(NO3)3·6H2O)溶于80毫升去离子水中，硝酸铽摩尔浓度为0.05摩尔/升；取氟化铵0.5克溶于70毫升去离子水中，氟化铵摩尔浓度为0.193摩尔/升。将80毫升上述硝酸铽溶液水浴加热至85℃，恒温，持续搅拌状态下逐滴加入上述氟化铵溶液，形成白色沉淀，继续搅拌60分钟。把处理好的溶液离心、干燥，获得所需样品。 [0023] 对比实施例1：

[0024] 取1.812克硝酸铽(Tb(NO3)3·6H2O)溶于80毫升去离子水中，硝酸铽摩尔浓度为0.05摩尔/升；取氟化铵0.474克，溶于40毫升去离子水中，氟化铵的摩尔浓度为0.26摩尔/升。室温，持续搅拌状态下将40毫升上述氟化铵溶液逐滴加入上述硝酸铽溶液，形成白色沉淀，完全滴加后继续搅拌60分钟。把处理好的溶液离心、干燥，获得所需产物。图4为本例所得产物的扫描电镜照片，从图中可以看出TbF3颗粒呈枣核状，形貌单一，颗粒较小。 [0025] 对比实施例2：

[0026] 取1.632克硝酸铽(Tb(NO3)3·6H2O)溶于40毫升去离子水中，硝酸铽摩尔浓度为0.1摩尔/升；取氟化铵0.444克，溶于40毫升去离子水中，氟化铵的摩尔浓度为0.3摩尔/升。室温，持续搅拌下向上述硝酸铽溶液中逐滴缓慢加入氟化铵溶液，形成白色沉淀，继续搅拌60分钟，把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，填充度为80％，内衬容积为100毫升。该溶液在120℃下处理1小时，把处理好的溶液离心、干燥，获得所需产物。
图1(b)是本例所得产物的XRD图谱，图5是其扫描电镜照片。