一种白钨矿结构稀土钨酸盐薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种白钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜及其制备方法，属于无机非金属薄膜技术领域。本发明专利技术提供的稀土钨酸盐薄膜的制备方法，包括以下步骤：以稀土硝酸盐的水溶液作为电解液，采用计时电流电沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；将钨酸盐和水混合后，得到钨酸盐溶液(溶液pH约为9

【技术实现步骤摘要】
一种白钨矿结构稀土钨酸盐薄膜及其制备方法


本专利技术属于无机非金属薄膜
，具体地说，涉及一种白钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜及其制备方法。

技术介绍

白钨矿型碱金属稀土钨酸盐是钨酸盐家族的重要成员，它表现出优异的化学和物理稳定性，其致密的晶体结构和继承自钨酸盐族的独特发光特性，使其被广泛应用于发光器件、显示面板、纳米发光复合材料等领域。WO
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对稀土离子有着很强的敏化作用，可以使其能量交换和传递的效率增加。目前制备钨酸盐的方法有水热法/溶剂热法、热分解法、共沉淀法和高温固相法等，但是以上方法均被用于制备钨酸盐粉末，关于钨酸盐薄膜的制备研究较少。相对于粉末材料来说，钨酸盐薄膜具有颜色纯度好、与基底附着性强等优点，显然更适用于小型化、智能化的光电器，因此稀土钨酸盐应用在发光薄膜中的研究有一定的意义。现有的稀土钨酸盐薄膜的制备方法主要有脉冲激光沉积法和磁控溅射法，这两种方法对仪器设备的要求较高，制备薄膜的费用昂贵。这两种方法往往是在经过制备氟化物粉末后，再沉积或溅射到玻璃基底表面，这往往会影响粉末与玻璃的附着度以及薄膜的均匀程度。同时，这两种方法对于制备条件的苛刻，会对稀土钨酸盐薄膜的形貌和应用性能产生影响。

技术实现思路

本专利技术目的是提供一种稀钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜及其制备方法，本专利技术提供的制备方法反应条件温和、操作简单，制备得到的稀土钨酸盐薄膜平整且均匀，薄膜附着度高，结晶性好。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种稀土钨酸盐薄膜的制备方法，包括以下步骤：以稀土硝酸盐水溶液作为电解液，采用计时电流电沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；将二水合钨酸钠与水混合，溶液pH落在9～10，得到钨酸钠溶液；将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述钨酸钠溶液中，进行置换反应，得到稀土钨酸盐薄膜。优选的，所述稀土硝酸盐中的稀土金属包括La、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Y中的一种或几种。优选的，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度为0.01～1mol/L；所述电沉积溶液的温度为20～80℃。优选的，所述计时电流沉积法采用的三电极体系包括工作电极、辅助电极和参比电极，所述工作电极为透明导电玻璃；所述辅助电极为Pt片；所述参比电极为Ag/AgCl/Cl
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电极；所述透明导电玻璃的一侧镀有ITO层、FTO层或AZO层。优选的，所述计时电流沉积法中沉积电压为
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0.9～
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1.2V，总沉积时间为90s～15min。优选的，所述钨酸钠溶液的浓度为1～2mol/L。优选的，所述置换反应的温度为100℃～150℃，时间为6～24h。本专利技术还公开了一种由上述的制备方法制备得到的白钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：本专利技术以计时电流电沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，再通过置换反应，制备得到稀土钨酸盐NaLn(WO)4薄膜，该稀土钨酸盐薄膜致密均匀、分散性好、附着度好。本专利技术制备的稀土钨酸盐薄膜的结晶度好，本专利技术的制备方法反应条件简单、操作简便。
附图说明
图1是本专利技术实施例1制备的NaLa(WO4)2薄膜的XRD图谱；图2是本专利技术实施例1制备的NaLa(WO4)2薄膜的SEM图谱；图3是本专利技术实施例2制备的NaEu(WO4)2薄膜的XRD图谱；图4是本专利技术实施例2制备的NaEu(WO4)2薄膜的SEM图谱；图5是本专利技术实施例3制备的NaHo(WO4)2薄膜的XRD图谱；图6是本专利技术实施例3制备的NaHo(WO4)2薄膜的SEM图谱；图7是本专利技术对照例1制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；图8是本专利技术对照例2制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；图9是本专利技术对照例3制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；图10是本专利技术对照例4制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；图11是本专利技术对照例5制备得到的稀土层状氢氧化物的宏观图；
具体实施方式
本专利技术提供了一种白钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜及其制备方法，包括以下步骤：以稀土硝酸盐的水溶液作为电解液，采用计时电流沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜；将二水合钨酸钠钠和水混合后，得到钨酸钠溶液；将所述稀土层状氢氧化物薄膜浸没于所述钨酸钠溶液中，进行置换反应，得到稀土钨酸盐薄膜。在本专利技术中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。本专利技术以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用计时电流沉积法制备得到稀土层状氢氧化物薄膜。在本专利技术中，制备稀土层状氢氧化物薄膜的方法，优选包括以下步骤：将稀土硝酸盐和水混合，得到电沉积溶液；将三电极体系插入所述电沉积溶液中，采用
计时电流沉积法在工作电极上沉积得到电沉积薄膜；将所述电沉积薄膜依次进行洗涤和干燥，得到稀土层状氢氧化物薄膜。在本专利技术中，所述稀土元素(Ln)的硝酸化合物优选为市售分析纯试剂。在本专利技术中，所述稀土硝酸盐的中的稀土金属(Ln)优选包括Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Y中的一种或几种。在本专利技术中，所述电沉积溶液的温度优选为20～80℃，更优选为30～60℃，最优选为40
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50℃。在本专利技术中，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度优选为0.01～1mol/L，更优选为0.05～1mol/L，最优选为0.1～0.5mol/L。在本专利技术中，所述稀土金属离子浓度过低，在后续沉积过程中，稀土层状氢氧化物薄膜无法沉积在透明导电玻璃基体上，进而无法继续制备稀土四氟化物薄膜；所述稀土金属离子浓度过高，稀土层状氢氧化物薄膜沉积到透明导电玻璃基体后容易发生脱落，后续经置换反应制备的稀土四氟化物薄膜的附着度差。本专利技术优选通过控制电沉积溶液中稀土金属离子总浓度，提高了所得稀土层状氢氧化物薄膜的微观形貌的规整度、均匀性和附着力，进而提高稀土钨酸盐薄膜的质量。在本专利技术中，所述计时电流沉积法采用的三电极体系优选包括工作电极、辅助电极和参比电极，所述工作电极优选为透明导电玻璃，所述透明导电玻璃一侧优选镀有ITO层、FTO层或AZO层；所述辅助电极优选为Pt片，所述参比电极优选为Ag/AgCl/Cl
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电极。在本专利技术中，所述计时电流沉积法的工作参数为：沉积电压优选为
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0.9～
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1.2V，更优选为
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1.1～
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1.2V；总沉积时间为1～30min，更优选为5～10min。在本专利技术中，沉积电压数值过小，透明导电玻璃基底的表面基本没有稀土层状氢氧化物薄膜沉积，故而无法制备得到稀土钨酸盐薄膜。沉积电压数值过大，超过透明导电玻璃基底的最大电压，倒是基底被烧坏；在本专利技术中，总沉积时间过短，沉积的稀土层状氢氧化物薄膜过薄，后续置换反应过程中稀土层状氢氧化物薄膜的损失大；总沉积时间过长，沉积的稀土层状氢氧化物薄膜过厚，在透明导电玻璃基底的表面会产生剥离现象，进而影响稀土钨酸盐薄膜的质量。本专利技术采用计时电流沉积法制备稀土层状氢氧化物薄膜，并通过控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白钨矿结构稀土钨酸盐NaLn(WO4)2薄膜及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以稀土硝酸盐的水溶液作为电沉积溶液，采用计时电流电压沉积法制备得到层状稀土氢氧化物薄膜作为模板；将二水合钨酸钠和水混合后，得到钨酸钠溶液，溶液pH在9～10之间；将所述模板浸没于所述钨酸钠溶液中，进行离子交换反应，得到稀土钨酸盐薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土硝酸盐中的稀土金属包括Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho和Y中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电沉积溶液中稀土金属离子总浓度为0.01～1mol/L；所述电沉积溶液的温度为20～80℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述计时电流法沉积采用的三电极体系包括工作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：武晓鹂，董昊成，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：