一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法及由其制备的产品技术

本申请实施例提供了一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法及由其制备的产品，先制备以硝酸根离子为客体阴离子的铕铽共掺层状氢氧化物，利用其层间限域空间作为反应器，通过离子交换、水热碳化等步骤引入了石墨烯量子点，产物结构易于控制，且符合实际应用要求，得到的产品发光效率高，性能优良。本申请为具有优异光学特性的稀土复合材料的制备及大规模生产提供了一种新方法和新思路。制备及大规模生产提供了一种新方法和新思路。制备及大规模生产提供了一种新方法和新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法及由其制备的产品


[0001]本申请涉及化合物合成
，特别是涉及一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法及由其制备的产品。

技术介绍

[0002]层状稀土氢氧化物LRHs作为一种二维无机氢氧化物材料，不仅具有层间离子可交换性，还具备有荧光特性，因此，在高性能磁性材料、发光器件、荧光粉、催化剂、传感器、生物成像和药物输送等领域都有重要应用。LRHs的荧光特性可以通过掺杂不同种类的稀土元素以及改变掺杂比例进行调变，但是，在层板中，稀土离子会与羟基及水分子配位，而O
‑
H键的振动会大大提高稀土离子的非辐射跃迁程度，加上稀土元素本身的f
‑
f跃迁禁阻效应导致的摩尔吸收效率降低，因此，LRHs的发光效率偏低。
[0003]通过向LRHs的层间引入能够将自身吸收的能量传递给稀土离子的客体阴离子或分子可以有效提高LRHs的发光效率，且不会破坏其原有的层状结构。无机阴离子或有机分子中的发色团所具有的“天线效应”及其三重态能级与稀土离子荧光共振能级的匹配程度共同决定了敏化效果，敏化剂的选择对LRHs 发光效率的提高十分重要。由于稀土离子之间的半径非常相近，可以将多种稀土离子共掺进入同一主体，稀土离子间的相互作用会增强或减弱其发光强度，因此，选择合适的掺杂离子对发光效率的作用也不可忽视。
[0004]石墨烯量子点GQD是一种具有1
‑
10层石墨烯结构、尺寸小于100nm的零维碳纳米材料，具有优异的发光特性，对于稀土元素具有较好的敏化效果，同时，三价铽离子与三价铕离子之间有效的能量传递也对发光效率的提高具有促进作用，综合看来，石墨烯量子点敏化铕铽层状氢氧化物是一种潜力很好的发光材料。
[0005]目前，GQD对稀土元素的敏化作用仅见于水溶液体系，但由于水溶液体系中的反应具有随机性，难以精准控制产物的结构，产物会不可避免地发生团聚，导致得到的GQD具有多层结构或无序性较大。因此，开发一种产物结构精准可控的石墨烯量子点敏化铕铽层状氢氧化物的制备方法具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法及由其制备的产品，以克服现有技术的不足。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]本申请首先提供了一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，其步骤包括：
[0009](1)制备铕铽共掺层状氢氧化物NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；
[0010](2)用离子交换法处理所述NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H，合成柠檬酸根插层的铕铽共掺层状氢氧化物CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；
[0011](3)水热碳化所述CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H，得到石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物GQD
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；
[0012]其中，0.01≤x≤1。
[0013]进一步地，步骤(1)包括：将Tb(NO3)3·
6H2O、Eu(NO3)3·
6H2O、NaNO3和六亚甲基四胺HMT溶于排气水中，搅拌均匀后转移至反应釜内，80
‑
95℃下反应10
‑
15h，冷却至室温，离心分离后，将固体洗涤、干燥，得到NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H。
[0014]进一步地，Tb(NO3)3·
6H2O和Eu(NO3)3·
6H2O的总摩尔数、NaNO3的摩尔数和HMT的摩尔数之比为1:10
‑
15:0.5
‑
1.5。
[0015]进一步地，Tb(NO3)3·
6H2O和Eu(NO3)3·
6H2O的摩尔比为1:0.01
‑
100。
[0016]进一步地，步骤(2)包括：将NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H和Na3C6H5O7·
2H2O溶于排气水中，搅拌均匀后转移至反应釜内，80
‑
95℃下反应20
‑
30h，冷却至室温，离心分离后，将固体洗涤、干燥，得到CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H。
[0017]进一步地，NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H和Na3C6H5O7·
2H2O的摩尔比为1:10
‑
15。
[0018]进一步地，步骤(3)包括：将CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H分散于排气水中，加入氨水，搅拌均匀后转移至反应釜内，150
‑
200℃下反应7
‑
10h，冷却至室温，离心分离后，将固体洗涤、干燥，得到GQD
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H。
[0019]进一步地，CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H和氨水的质量比为0.1:4
‑
5。
[0020]本申请还提供了由上述方法制备的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物。
[0021]本申请利用了LRHs的层间限域空间作为反应器，在保持其原有结构及组成的同时可以精准控制产物的结构，且产物中的GQD不会发生团聚。本申请的产品中Tb
3+
和Eu
3+
可发生有效的能量传递，提高发光效率。
[0022]本申请提供的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，不仅制备得到的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物发光效率高，且有望通过对GQD的结构进行设计实现对LRHs发光性能的调控，为具有优异光学特性的稀土复合材料的制备及大规模生产提供了一种新方法和新思路，而且这种方法也可以推广到其他碳源及不同种类的稀土层状氢氧化物中。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得其他的实施方案。
[0024]图1为实施例1
‑
5的NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H的X射线衍射谱图，其中，曲线a 对应的x＝0.01，曲线b对应的x＝0.09，曲线c对应的x＝0.5，曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，其步骤包括：(1)制备铕铽共掺层状氢氧化物NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；(2)用离子交换法处理所述NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H，合成柠檬酸根插层的铕铽共掺层状氢氧化物CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；(3)水热碳化所述CA
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H，得到石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物GQD
‑
LEu
x
Tb1‑
x
H；其中，0.01≤x≤1。2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，其中，所述步骤(1)包括：将Tb(NO3)3·
6H2O、Eu(NO3)3·
6H2O、NaNO3和六亚甲基四胺HMT溶于排气水中，搅拌均匀后转移至反应釜内，80
‑
95℃下反应10
‑
15h，冷却至室温，离心分离后，将固体洗涤、干燥，得到NO3‑
LEu
x
Tb1‑
x
H。3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，其中，所述Tb(NO3)3·
6H2O和所述Eu(NO3)3·
6H2O的总摩尔数、所述NaNO3的摩尔数和所述HMT的摩尔数之比为1:10
‑
15:0.5
‑
1.5。4.根据权利要求2或3所述的石墨烯量子点敏化铕铽共掺层状氢氧化物的制备方法，其中，所述Tb(NO3)3·
6H2O和所述Eu(NO3)3·
6H2O的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓晶，桑颂，冯娉娉，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：