本发明专利技术公开了一种橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4:Sm3+的制备方法。将按摩尔比的水合钼酸铵、碳酸锶两种前躯体及硝酸钐掺杂剂加去离子水，总摩尔浓度为0.3～0.5摩尔/升。并加入柠檬酸作为锶离子螯合剂，加入的摩尔量为锶离子摩尔量的1～3倍。经超声和搅拌处理，前躯体溶解。再加入质量为前躯体总质量0.5～1.5倍的水溶性聚氧化乙烯粉末，继续搅拌形成粘性纺丝液，并将其装入到注射器中，在高压静电场的作用下，纺丝液克服表面张力和粘滞力挤出形成喷射细流。随着溶剂挥发，射流固化形成纤维。大量纤维以无序状排列成复合纤维膜被收集。经热处理得到橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4:Sm3+。本发明专利技术具有工艺简单，膜厚均匀可控，杂质含量少，发光效率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机纳米发光材料的制备方法，特别是涉及一种橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4 = Sm3+的制备方法。
技术介绍
纳米材料的性质、制备及应用研究已成为材料科学领域的研究热点之一。静电纺丝是目前制备准一维(quasi-one-dimensional)纳米结构材料的一种行之有效的方法，它是通过静电力作为牵引力来制备纳米纤维的，如图1所示是静电纺丝装置的示意图，其原理如下具有一定粘度的纺丝液装入到带有不锈钢毛细针管的注射器中，在针管和接地的接收装置间加以上万伏的高压，从而产生一个强大的静电场。电场力施加于纺丝液的表面而产生电流，利用同种电荷相斥的特性使得电场力与纺丝液的表面张力方向相反而产生一个向外的力形成所谓的“泰勒锥”。当外加电压增大且超过某一临界值时，纺丝液所受电场力将克服自身的表面张力和粘滞力而形成喷射细流。射流在几十毫秒内被牵伸千万倍，沿不稳定的螺旋轨迹弯曲运动，随着溶剂挥发，细流固化形成亚微米至纳米级的超细纤维，以无序状排列成纤维膜收集在接收装置上。静电纺丝的特点是工艺简单，所制备的纤维均勻、 准连续，已广泛地应用于高聚物纳米纤维的制备。近来，研究者又对该技术进行深入开发， 将之用于制备无机纳米纤维材料。具有白钨矿结构的钼酸盐尤其是碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba等)钼酸盐是重要的光电功能材料，其晶体属四方晶系。它们在场发射器件、探测器、激光器、光纤通信、平板显示、 高灵敏度气体传感器等技术方面存在潜在应用。并且，由于其晶格具有稳定的正四面体结构，使得钼酸盐在相当大的温度范围内均能保持结构和化学性能上的稳定，这一特性使钼酸盐非常适合用作发光领域中的主晶格材料。钼酸锶(SrMoO4)是一种有代表性的碱土金属钼酸盐。而三价的Sm3+属于镧系元素离子，是一种常用的橙红光发光激活剂(掺杂剂)。 然而，国内外对Sm3+掺杂SrMoO4荧光材料的研究尚不多见。据了解，目前仅有国内学者樊先平及其研究小组在不久前报道了用固态反应法制备出了 SrMoO4 = Sm3+荧光粉体以及Sm3+与 Li+，Na+, K+等离子共掺杂的SrMoO4 = Sm3+, R+(R+ = Li+，Na+, K+)荧光粉体。如果将荧光材料制成亚微米级甚至是纳米级的纤维，由于其特殊的形貌与结构，以及量子尺度效应，有望获得一些特殊的性质及应用。然而，目前尚未有用静电纺丝法制备SrMoO4 = Sm3+纳米纤维及薄膜的公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4: Sm3+的制备方法。以聚氧化乙烯(PEO)、水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24 ·4Η20)、碳酸锶(SrCO3)和硝酸钐((Sm(NO3)3)为原料，利用静电纺丝技术制备了 PEO/((NH4)6Mo7O24.4H20+SrC03)复合纤维膜，并将复合纤维膜进行焙烧热处理，得到了橙红色荧光纳米纤维膜SrMO04:Sm3+。本专利技术采用的技术方案，即该制备方法的步骤如下1)将摩尔比为1 7的水合钼酸铵和碳酸锶两种前躯体加入到80°C的去离子水中，总的摩尔浓度为0. 3 0. 5摩尔/升，加入柠檬酸作为锶离子的螯合剂，摩尔量为锶离子摩尔量的1 3倍，加入硝酸钐掺杂剂，钐离子的摩尔量为锶离子摩尔量的0. 5 5at. %，经超声处理10分钟和磁力搅拌2小时，前躯体溶解；然后，在该溶液中加入质量为前躯体总质量0. 5 1. 5倍的水溶性聚氧化乙烯粉末以增加粘度和可纺性，继续搅拌1小时获得静电纺丝液，静置冷却；2)将静电纺丝液装入到带有不锈钢毛细针管的注射器中，在不锈钢毛细针管和接地的接收装置间加高电压源，静电纺丝液在静电场的作用下克服自身的表面张力和粘滞力挤出形成喷射细流，由微量注射泵控制纺丝流率；随着溶剂挥发，射流固化形成PEO/ ((NH4)6Mo7O24 · 4H20+SrC03)复合纤维，大量纤维以无序状排列成复合纤维膜被收集在表面覆盖有铝箔的接收装置上；3)将获得的复合纤维膜转移到洁净的抛光硅片上，经60°C干燥后4小时后，放入马弗炉焙烧，待PEO完全分解后，自然冷却降温，得到橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4 = Sm3+ ； 在焙烧过程中发生如下反应(1). (NH4) 6Μο70μ·4Η20— (NH4) 6Mo7024+4H20 (2). (NH4)6Mo7O 24+7SrC03 — 7SrMo04+3H20+7C02 ' +6NH3 ‘。所述步骤2)中的高电压源为12 18KV，流率为0.004 0.008毫升/分钟，针管针尖到接收装置的距离为10 20厘米。所述步骤3)中的选择的升温速率为1°C /分钟，焙烧温度为500 700°C，保温时间为4 6小时。所制得的SrMoO4 = Sm3+是纤维膜状的，且纤维处于纳米尺度范围，其平均直径为 80 lOOnm。本专利技术具有的有益效果是本专利技术制备出了发光性能良好的橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4 = Sm3+,获得了不同于粉体发光材料的独特结构和形貌，有效拓展了钼酸锶的用途。根据反应式可知，焙烧产生的副产物(即H20、C02、NH3)在高温下均呈气态而挥发，使得利用该反应生成的SrMoO4在纯度上较采用其它原料和反应生成的SrMoO4高。同时，本专利技术具有工艺简单，膜厚均勻可控， 杂质含量少，发光效率高等优点。有望在光电功能器件、先进微纳器件、节能环保等领域获得良好应用。附图说明图1是静电纺丝装置的示意图。图中1、纺丝液，2、不锈钢毛细针管，3、注射器，4、 高压电源，5、微量注射泵，6、复合纤维，7、复合纤维膜、8、接收装置。图2是实施例1制备的PEO/((NH4)6Mo7O24 · 4H20+SrC03)复合纤维膜样品的热重 (TGA)曲线图。图3是实施例1制备的样品在焙烧前后的X射线衍射(XRD)谱图。图4是实施例1制备的样品在焙烧前后的傅里叶红外(FTIR)谱图。图5是实施例1制备的样品在焙烧前后的场发射扫描电镜(FESEM)照片。图6是实施例1制备的样品在焙烧后的透射电镜(TEM)照片和高分辨透射电镜 (HRTEM)照片。图7是实施例1制备的未掺杂(Sm3+)样品和掺杂样品在焙烧后的荧光(PL)谱图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术方法的步骤如下1)将摩尔比为1 7的水合钼酸铵和碳酸锶两种前躯体加入到80°C的去离子水中，总的摩尔浓度为0. 3 0. 5摩尔/升，加入柠檬酸作为锶离子的螯合剂，摩尔量为锶离子摩尔量的1 3倍，加入硝酸钐掺杂剂，钐离子的摩尔量为锶离子摩尔量的0. 5 5at. %，经超声处理10分钟和磁力搅拌2小时，前躯体溶解；然后，在该溶液中加入质量为前躯体总质量0. 5 1. 5倍的水溶性聚氧化乙烯粉末以增加粘度和可纺性，继续搅拌1小时获得静电纺丝液1，静置冷却；2)将静电纺丝液1装入到带有不锈钢毛细针管2的注射器3中，在不锈钢毛细针管2和接地的接收装置8间加高电压源4，静电纺丝液1在静电场的作用下克服自身的表面张力和粘滞力挤出形成喷射细流，由微量注射泵5控制纺丝流率；随着溶剂挥发，射流固化形成PEO/((NH4)6Mo7O24.4H20+SrC03)复合纤维6，大量纤维以无序状排列成复本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种橙红色荧光纳米纤维膜ＳｒＭｏＯ４：Ｓｍ３＋的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：１）将摩尔比为１∶７的水合钼酸铵和碳酸锶两种前躯体加入到８０℃的去离子水中，总的摩尔浓度为０．３～０．５摩尔／升，加入柠檬酸作为锶离子的螯合剂，摩尔量为锶离子摩尔量的１～３倍，加入硝酸钐掺杂剂，钐离子的摩尔量为锶离子摩尔量的０．５～５ａｔ．％，经超声处理１０分钟和磁力搅拌２小时，前躯体溶解；然后，在该溶液中加入质量为前躯体总质量０．５～１．５倍的水溶性聚氧化乙烯粉末以增加粘度和可纺性，继续搅拌１小时获得静电纺丝液（１），静置冷却；２）将静电纺丝液（１）装入到带有不锈钢毛细针管（２）的注射器（３）中，在不锈钢毛细针管（２）和接地的接收装置（８）间加高电压源（４），静电纺丝液（１）在静电场的作用下克服自身的表面张力和粘滞力挤出形成喷射细流，由微量注射泵（５）控制纺丝流率；随着溶剂挥发，射流固化形成ＰＥＯ／（（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４·４Ｈ２Ｏ＋ＳｒＣＯ３）复合纤维（６），大量纤维以无序状排列成复合纤维膜（７）被收集在表面覆盖有铝箔的接收装置（８）上；３）将获得的复合纤维膜（７）转移到洁净的抛光硅片上，经６０℃干燥后４小时后，放入马弗炉焙烧，待ＰＥＯ完全分解后，自然冷却降温，得到橙红色荧光纳米纤维膜ＳｒＭｏＯ４：Ｓｍ３＋；在焙烧过程中发生如下反应：（１）．（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４·４Ｈ２Ｏ→（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４＋４Ｈ２Ｏ↑，（２）．（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４＋７ＳｒＣＯ３→７ＳｒＭｏＯ４＋３Ｈ２Ｏ＋７ＣＯ２↑＋６ＮＨ３↑。...
【技术特征摘要】
1.一种橙红色荧光纳米纤维膜SrMoO4 = Sm3+的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下1)将摩尔比为1 7的水合钼酸铵和碳酸锶两种前躯体加入到80°C的去离子水中，总的摩尔浓度为0. 3 0. 5摩尔/升，加入柠檬酸作为锶离子的螯合剂，摩尔量为锶离子摩尔量的1 3倍，加入硝酸钐掺杂剂，钐离子的摩尔量为锶离子摩尔量的0. 5 fet. %，经超声处理10分钟和磁力搅拌2小时，前躯体溶解；然后，在该溶液中加入质量为前躯体总质量 0. 5 1. 5倍的水溶性聚氧化乙烯粉末以增加粘度和可纺性，继续搅拌1小时获得静电纺丝液(1)，静置冷却；2)将静电纺丝液(1)装入到带有不锈钢毛细针管O)的注射器(3)中，在不锈钢毛细针管(2)和接地的接收装置(8)间加高电压源G)，静电纺丝液(1)在静电场的作用下克服自身的表面张力和粘滞力挤出形成喷射细流，由微量注射泵( 控制纺丝流率；随着溶剂挥发，射流固化形成PEO/ ((NH4) 6Mo7024 · 4H20+SrC03)复合纤维(6)，大量纤维以无序状排列成复合纤维膜(7)被收集在表面覆盖有铝箔的接收装置(8)上；3)将获得的复合纤维膜(7)...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜平凡，席珍强，郭绍仪，王耐艳，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：86
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